Energieeffiziente Straßenbeleuchtung
Lasst LEDs leuchten
Steigende Kosten für Energie und Wartung sowie verschärfte gesetzliche Vorgaben für mehr Klimaschutz zwingen viele kommunale Betriebe in Deutschland und Europa zum Handeln und damit zur Erneuerung ihrer oft noch aus den 1960er Jahren stammenden Beleuchtungsanlagen. Ab 2015 sind die damals in der Straßenbeleuchtung üblichen ineffizienten Quecksilberdampflampen verboten, doch das macht gar nichts: Die LED-Technik bringt schließlich mehr Sicherheit bei zugleich weniger Stromverbrauch.
Auch wenn die LED-Technik aufgrund der sich stetig verbessernden Lichtausbeute in der Straßenbeleuchtung mit hoher Wahrscheinlichkeit die Zukunft bestimmen wird, bedeutet die Optimierung derzeit nicht unbedingt den durchgängigen Ersatz von Lampen durch LED-Lichtquellen. Denn Entwicklungsfortschritte bei konventionellen Leuchtmitteln und Steuerungskomponenten haben zu interessanten und energieeffizienten Systemen geführt, die sich anwendungsabhängig bei der Beleuchtung von Anlieger-, Sammel- und Hauptverkehrsstraßen oder Parks oft noch als wirtschaftlicher erweisen.
Internationale Abkommen und Richtlinien geben jedoch die Richtung vor. Im Mittelpunkt steht die Ökodesign-Richtlinie ErP, also 2009/125/EG »Eco-Design Requirements for Energy-related Products«. Die dort festgelegten Mindestanforderungen an die Energieeffizienz von Lampen, Leuchten und Vorschaltgeräten in der Verordnung (EG) Nr. 245/2009 sorgt dafür, dass ab 2015 die Quecksilberdampflampen verschwinden werden.
Bei Straßenleuchten mit Halogen-Metalldampflampen (Bild 1) hilft schon die Nachrüstung mit »intelligenten« Vorschaltgeräten, die über unterschiedliche Steuermodi verfügen, um den Energieverbrauch und damit die Betriebskosten beträchtlich zu senken. Eingebunden in Tele-managementsysteme, gesteuert über Zeitschaltuhr beziehungsweise Lichtsensor oder durch ein vorgegebenes Dimmprofil lässt sich das Helligkeitsniveau in verkehrsarmen Zeiten einfach absenken.
LED-Straßenleuchten können aufgrund ihrer gerichteten Abstrahlung die Lichtverschmutzung vermindern. Mit klassischem Design - als Mastansatz-, Mastaufsatz- und Hängeleuchte - fügen sie sich in jedes moderne Stadtbild ein.
Die LED-Technik inspiriert aber genauso zu außergewöhnlichen Formen, die als Hingucker fungieren. Weißes Licht in einheitlich hoher Qualität, Helligkeit und Intensität sorgt einerseits für eine einladende Atmosphäre der Städte, erhöht aber auch die Verkehrssicherheit. Zudem erschließen LEDs ein hohes Energieeinsparpotenzial, denn verglichen mit dem Betrieb von herkömmlichen Leuchten lassen sich zusammen mit Lichtsteuerung der Energieverbrauch und damit die Energiekosten um bis zu 80% senken. Zudem sind LED-Lichtquellen langlebig, sodass sich auch Wartungs- und Ersatzaufwand minimieren.
Die Leuchtenhersteller tragen den schnellen Entwicklungsschritten der Technik Rechnung. Lichtmodule sind oft schon zum Austauschen konzipiert, sodass die nächste, effizientere LED-Generation einfach implementiert werden kann. So erhalten die Kommunen eine weitere Möglichkeit, langfristig die Betriebskosten zu ihren Gunsten zu beeinflussen.
Variable Lichtquelle
Einen interessanten Ansatz verfolgt Philips mit der Straßenbeleuchtungs-Plattform »Mini Cosmo«. Hier lassen sich alternativ die Keramik-Metall-Halogendampflampen des Lampensystems »Cosmopolis« oder Leuchtdioden einsetzen. Mini Cosmo umfasst die Modellvarianten »Mini Koffer2«, »Mini Iridium« und »Mini Modena«. Sowohl mit Cosmopolis als auch mit LED-Lampen ausgestattet bietet die Plattform eine nachhaltige Beleuchtung von Wohn-, Anlieger- und Nebenstraßen sowie Rad- und Gehwegen mit weißem Licht.
Speziell entwickelte Mini-Optiken ermöglichen bei normgerechter Beleuchtung Lichtpunktabstände von über 60 m, oder bei geringeren Abständen lässt sich die Anschlussleistung deutlich verringern. Die Leuchten bestehen aus korrosionsbeständigem Aluminium und entsprechen Forderungen hinsichtlich einer schnellen Montage und einfachen Wartung. Beim Cosmopolis-Lampensystem stehen zwei speziell entwickelte Optiken zur Wahl. Je nach Optikausführung, Lampenleistung (45 W, 60 W, 90 W) und Leuchtenmodell lassen sich große Lichtpunktabstände erzielen. Auf Wunsch minimiert ein spezieller Entblendungsreflektor unerwünschtes Streulicht, ohne den Lichtpunktabstand oder die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung zu beeinträchtigen.
LEDs in der Straßenbeleuchtung
Das Cosmopolis-System ist auf Wunsch mit dem Vorschalt-gerät »LumiStep« zur eigenständigen Leistungsreduktion ohne separate Steuerleitung erhältlich. Dadurch sind zusätzliche Energieeinsparungen von bis zu 39% möglich. Speziell für Fuß- und Radwege ist die Ausführung »Mini Iridium LED« gedacht. Mit Systemleistungen von 20 W oder 31 W kommen je nachdem 16 oder 24 Hochleistungs-LEDs des Typs »Luxeon Rebel« zum Einsatz, die für warmweißes Licht sorgen.
Bei empfohlenen Montage-höhen zwischen 3 m und 4,5 m lassen sich Lichtpunktabstände von über 30 m erreichen. Neben dem niedrigen Energieverbrauch sinken durch die Nutzlebensdauer der Leuchtmittel von 50 000 Stunden die Gesamt-betriebskosten. Darüber hinaus hält die integrierte CLO-Funktion (Constant Light Output) die Lichtleistung der LEDs bis zum Lebensdauerende konstant. Zwei Temperatursensoren überwachen das gesamte System zusätzlich. Das LED-Modul lässt sich separat herausnehmen und tauschen, ohne dass die Leuchte vom Mast demontiert werden müsste.
Designer-Laternen
Bei der Straßenleuchte »Aeroblades« handelt es sich weniger um »Retrofit« als um eine speziell für Leuchtdioden entwickelte Laterne. Die Systeme basieren auf der Technik von Ruud Lighting, einem Leuchtenhersteller, der 2011 von Cree übernommen wurde. Cree hat Aeroblades zusammen mit Speirs + Major entwickelt, einer »Designschmiede« für Lichtgestaltung und Beleuchtungskonzepte.
Ein »NanoOptic« genanntes System steuert den Lichtstrom der Leuchte dorthin, wo er gewünscht ist. Darüber hinaus kann die Zahl der Module nach Bedarf oder dem jeweiligen Einsatzort gewählt werden. Ein spezielles Wärmemanagementsystem ermöglicht eine angemessene Lichtleistung, Effizienz, Farbwiedergabe und Lebensdauer. Alle Aeroblades-Leuchten lassen sich zudem mit einer Dimming-Funktion (0 V bis 10 V) ausstatten. Dank des modularen Designs können Kunden die Beleuchtungssysteme auf ihre individuellen Anforderungen abstimmen.
Die Leuchten werden anfangs in mehr als 300 unterschiedlichen Varianten erhältlich sein: mit zwei, vier oder sechs Blades, 20 NanoOptiken und vier Farbtemperatur-bereichen (3000 K, 3500 K, 4000 K und 5700 K). Außerdem stehen vier Versionen für unterschiedliche Treiberstrombereiche und zwei Varianten für die Montage an Wänden und Masten zur Verfügung. Weiterhin besteht die Wahl zwischen sieben »DeltaGuard«-Speziallackierungen.
Chinesische Großbeleuchtung
Mit seinen »XLamp«-LEDs der Typen »XP-E« und »XP-G« hat Cree die Leuchten des Typs »RL2R Apollo« von Kingsun mit 270 W und 300 W ausgestattet. Gemeinsam brachten die beiden Unternehmen ein Großprojekt über die Bühne: die Beleuchtung einer chinesischen Schnellstraße mit 10 000 Straßenlaternen beziehungsweise etwa einer Million LEDs.
Das Schnellstraßenprojekt umfasst die Installation von LED-Leuchten auf nahezu 75 Straßenkilometern, die sich auf vier Schnellstraßen und einen Tunnel in der südchinesischen Stadt Shenzhen verteilen. Kingsun verbaute seine Leuchten an den Autobahnen, die pro Richtung drei Fahr- und einen Standstreifen aufweisen. Die Installation ist für eine Beleuchtungsstärke von 20 lx ausgelegt und entspricht damit der dortigen Norm für Beleuchtungen an Hauptstraßen.
Die Kombination aus LEDs der XP-G- und XP-E-Typen ergibt eine hohe Lichtausbeute verbunden mit einem guten Wirkungsgrad und kleinen Abmessungen. Kingsun verspricht sich deshalb gegenüber den zuvor installierten Natrium-Hochdrucklampen eine Senkung des Energieverbrauchs um 60%. Nach dem von Kingsun implementierten EMC-Geschäftsmodell (Energy Management Contract) können die mit dem Shenzhen-Projekt erzielten Energieeinsparungen gegen die Einstandskosten der Installation aufgerechnet werden, sodass sich die Investitionen nach schätzungsweise vier Jahren amortisieren.
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