Powerbox LED-Stromversorgungen für Stadion und Kopfsalat

Durch die Notwendigkeit, Energie zu sparen, hat innerhalb eines Jahrzehnts die LED die Glühlampe verdrängt. Doch ihr Potenzial ist wesentlich größer. So lassen sich nicht nur riesige Stadien beleuchten, sondern wahrscheinlich zehn Milliarden Menschen im Jahr 2050 ernähren.

Es war im Jahr 1860, als der englische Erfinder Sir Joseph Wilson Swan das erste Konzept für eine elektrische Glühlampe schuf. Thomas Edison und sein Team griffen den Ansatz auf und ließen 1879 nach vielen, vielen Versuchen die Kohlefaden-Glühlampe patentieren und perfektionierten diese weiter. So wurde die »Edison-Glühbirne« allgegenwärtig und ist bis heute weltweit im Einsatz. Seitdem hat sich die Beleuchtungsindustrie kontinuierlich weiterentwickelt. Von den im Jahr 1932 von Philips eingeführten Natriumdampflampen über die Kommerzialisierung der Leuchtstofflampen durch General Electrics 1938 bis hin zur Einführung der sogenannten Energiesparleuchten war dieses Segment sehr innovativ und trug auch zur Entwicklung lebenswichtiger Technologien in den Bereichen Gesundheit, Sicherheit und Nachhaltigkeit bei.

Die erstaunliche Flut von Innovationen in diesem Bereich hat dazu beigetragen, unser Leben besser zu machen und gleichzeitig den Energieverbrauch zu reduzieren. Aber die wirklichen Vorteile liegen nicht immer auf der Hand, wenn man sie in großem Maßstab anwendet. Bei weit entfernt scheinenden Fragestellungen von »Wie spart man drei Viertel der Energie, um gigantische Stadien zu beleuchten?«, bis hin zum Anbau von Nahrungsmitteln für hochgerechnet neun bis zehn Milliarden Menschen im Jahr 2050, erweist sich jedoch energieeffiziente und »intelligente« Beleuchtung als Teil der Lösung. Wie ist das machbar? 

Solid-State-Lighting im Stadion

Das Marktsegment Beleuchtung ist sehr breit gefächert, aber Solid-State-Lighting (SSL) auf der Basis von LEDs hat die Glühlampe praktisch überflüssig gemacht, und auch Leuchtstofflampen werden zunehmend verdrängt.

Die Möglichkeiten, die SSL bietet, bringen auch Vorteile für die Beleuchtung in industriellen Anwendungen wie Straßen und Parkplätze, Stadien und Bühnen, aber auch in der städtischen Landwirtschaft, im Gartenbau, in der Wasseraufbereitung sowie in der medizinischen Beleuchtung und Lichttherapie.

Wo Elektronen auf Photonen treffen, müssen Power-Designer sehr eng mit LED-Herstellern zusammenarbeiten. Ein Beispiel ist die so genannte GaN-Beleuchtung (Galliumnitrid) mit GaN-Transistoren in der Leistungsstufe und GaN-auf-Silizium im LED-Element [1]. Dies spiegelt die industrielle Reife des Einsatzes von Galliumnitrid in der Energie- und Beleuchtungsindustrie wider. Als Power-Designer ist es sehr interessant, beide Technologien zu verfolgen, und dieser Zusammenschluss kann große Vorteile bringen.

SSL-Beleuchtung dominiert derzeit einige Segmente des Marktes für Beleuchtung, in denen die Kosten für den Austausch einer Glühbirne übermäßig hoch sind und den Endverbraucher mehr kosten könnten als das Licht selbst. Ein Beispiel sind Leuchten an hohen Masten, bei denen die Leuchte nur mit einer Hebebühne überhaupt zu erreichen ist. Ein weiteres Beispiel ist die Notwendigkeit, den Verkehr auf einer Brücke oder in einem Tunnel zu stoppen oder umzuleiten. Diese Art von Anwendungen profitieren von sehr langlebigen SSLs. Zusätzlich sind diese viel effizienter als die typischen Hochdrucklampen. Werden diese ersetzt, reduziert sich der Stromverbrauch für die Bereitstellung des gleichen Lichtniveaus deutlich, was oft zu einer sehr guten Kapitalrendite für den Endverbraucher führt und gleichzeitig einen hohen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauchs leistet.

Ein Beispiel ist das NRG Stadium in Houston (Texas, USA), das im Jahr 2015 als einer der ersten professionellen Veranstaltungsorte energieeffiziente LED-Leuchten einsetzte (siehe Titelbild). Das Feld wird ausschließlich mit 65.000 LED-Strahlern beleuchtet, die bei voller Leistung 337 kW verbrauchen. Auf dem ersten Blick scheint das sehr viel zu sein, aber es ist ungefähr 60 % weniger als beim bisherigen System mit konventioneller Stadionbeleuchtung. Es ist zu erwarten, dass zukünftige Technologien noch mehr Energie sparen werden – 75 % Einsparung ist das Ziel. Die eingesparte Energie ist bemerkenswert, aber nur der Anfang dessen, was möglich ist, wenn man SSL-Technologie und effizientes Power-Management kombiniert.

Größere Infrastrukturen und Städte erneuern ihre Beleuchtungssysteme zugunsten von digital gesteuertem SSL, und in Kombination mit erneuerbaren Energien nähern wir uns dem mythischen Null-Emissions-Lichtkreislauf (von der Erzeugung bis zur Nutzung).