Beschlussvorlage (LED-Musterstraße im Starenweg)

Stadt Pulheim Der Bürgermeister V o r l a g e Nr: Zur Beratung/Beschlussfassung an: Gremium Ausschuss für Tiefbau und Verkehr IV-660/13 (Amt/Aktenzeichen) Termin ö. S. 03.02.2010 X Herr Engelhardt (Verfasser/in) 37/2010 nö. S. TOP 19.01.2010 (Datum) BETREFF: LED-Musterstraße im Starenweg VERANLASSER/IN ANTRAGSTELLER/IN: TVA vom 4. Februar 2009 HAUSHALTS- / PERSONALWIRTSCHAFTLICHE AUSWIRKUNGEN: Die Vorlage hat haushaltswirtschaftliche Auswirkungen: ja X nein Die Vorlage hat personalwirtschaftliche Auswirkungen: ja X nein wenn ja: Finanzierungsbedarf (ggf. inkl. zusätzlicher Personalkosten) gesamt: € davon: - im Haushalt des laufenden Jahres: € - in den Haushalten der folgenden Jahre: Jahr: Jahr: Jahr: € € € Die Mittel stehen haushaltswirtschaftlich zur Verfügung: ja nein wenn nein: Finanzierungsvorschlag: BESCHLUSSVORSCHLAG: Der TVA nimmt die Ausführungen der Verwaltung zur Kenntnis. ERLÄUTERUNGEN: Wie im TVA vom 04.02.2009 beschlossen, wurde ab November 2009 temporär eine innovative LED-Musterstraßenbeleuchtung im Starenweg eingerichtet. Angeschrieben wurden 23 Firmen. Bisher beteiligt haben sich acht Firmen mit insgesamt zwölf LED-Leuchten. Zwei weitere Leuchten sollen noch geliefert werden. Im Anhang finden Sie die Leuchtenliste mit den entsprechenden Herstellerangaben. Zwischenzeitlich konnten die ersten eigenen Erfahrungswerte zu dieser Technologie gesammelt werden. Diese decken sich weitestgehend mit den Angaben in den sonstigen technischen Publika-1- tionen der letzten Zeit. Daher ist exemplarisch als Anlage die Veröffentlichung von topten.ch „LED und Energieeffizienz Straßenbeleuchtung, Empfehlungen für Gemeindebehörden und Beleuchtungsbetreiber“ von Oktober 2009 beigefügt, die die Problematik recht gut erklärt (im Internet unter www.topten.ch/sb zum Download). Hier die Erkenntnisse zu LED-Leuchten in Kurzform im Vergleich zur momentan favorisierten Natriumdampflampe: Farbtemperatur, Lichtfarbe, Blendwirkung: Die Farbtemperatur der zurzeit angebotenen und hier getesteten LED-Leuchten liegt in der Regel noch bei 6.500k bis 5.000k (grellweißes Licht). Je niedriger die Farbtemperatur, umso ineffektiver die LED. Das natürlich vorhandene grellweiße Licht der LEDs wird durch spezielle Beschichtungen nachträglich wärmer gemacht. Bei einer Farbtemperatur von 6.500k ist eine nutzbare Lichtausbeute von 75 lm/W bzw. bei 5.000k von 60 lm/W zu erzielen, wobei durch den schnelllebigen technischen Fortschritt laufend Steigerungen erzielt werden. Im Vergleich dazu erreicht die sonst im Stadtgebiet Pulheim übliche 50 W NAV-Leuchte eine Effizienz von ca. 70 lm/W bei einer Lichttemperatur von 2.000K (warmgelbliches Licht). Die Farbwiedergabe bei LEDs ist im Vergleich zur Natriumdampflampe deutlich besser. Um die Lichteffizienz der LEDs nicht weiter zu reduzieren, arbeiten einige Hersteller mit direkt leuchtenden LEDs. Bei diesen ist die Blendwirkung im Vergleich zur NAV-Leuchte deutlich erhöht. Das gleiche gilt für LED-Leuchten mit Streuscheibe. Technische Besonderheiten der LEDs: Das Hauptproblem bei der LED-Technik ist das Wärmemanagement am LED-Chip. LEDs reagieren sehr empfindlich auf zu hohe Temperaturen. Werden Temperaturbereiche von 75° C und mehr erreicht (ab 150°C droht Totalausfall des Chips), ist der LED-Chip dauerhaft geschädigt und erreicht ab da an nur noch einen Bruchteil seiner ursprünglichen Leuchtkraft. Dieser Vorgang ist irreversibel. Je niedriger die Betriebstemperatur dauerhaft gehalten werden kann, umso höher ist die mögliche Lebensdauer bzw. der Leuchtkrafterhalt. Die Wärmeabfuhr erfolgt in der Regel über das Leuchtengehäuse und ist damit konstruktiver technischer Bestandteil der Leuchte. Um eine gleichbleibende Leuchtleistung der Leuchte zu erzielen, arbeiten die meisten LEDLeuchtenhersteller mit einer stufenweise, betriebstundenabhängigen Erhöhung der Stromzufuhr an die LED-Chips (z.B. bei einer 3 Watt LED kann der Startwert bei 1,3 W liegen, der Endwert auf 2,2 W eingestellt sein). Daher ist der durchschnittliche Stromverbrauch in Bezug auf die errechnete Lebensdauer von ca. 50.000 Betriebsstunden nur schwer bestimmbar. Je näher der LED-Chip an seine Nennleistung belastet wird, umso kürzer ist die Lebensdauer und ineffizienter die Lichtausbeute (lm/W). Leuchtenkonzepte, wo den einzelnen LEDs spezielle Sektoren zugewiesen werden, haben den Nachteil, dass, wenn ein LED ausfällt, dieser Bereich dunkel bleibt. Daher sollte jede LED den kompletten Ausleuchtungsbereich erhellen. Fällt eine aus, so wird die Ausleuchtung nur unwesentlich schlechter. Da der UV-Anteil im LED-Licht sehr gering ist, sind diese als insektenfreundlich zu bezeichnen. Durch das in der Regel abgeschirmte und gerichtete Licht ist weniger Streulicht möglich. Dadurch entsteht auch weniger nächtliche Lichtverschmutzung. Die Lichtfarbgleichheit der LEDs untereinander ist zurzeit noch problematisch, da je produzierter Platine jede einzelne LED leicht unterschiedlich zur nächsten leuchtet. Im Nachgang werden daher bei den LED-Herstellern durch Tests die farbgleichen LED-Chips zusammengestellt und an die Leuchtenhersteller nach deren Wünschen ausgeliefert. -2- Das durchschnittliche Alter eines LED-Chip Models beträgt nicht mehr als sechs Monate. Danach wird dieser LED-Chip nicht mehr produziert. Oftmals ist der Nachfolgechip mit dem Vorgängerchip nicht kompatibel. Das führt zu Problemen bei der späteren Ersatzteilversorgung. Die Chipentwicklung ist momentan sehr schnelllebig. Es fehlt noch eine einheitliche technische Normung. Energieeinsparung und Ausleuchtung: Das Energieeinsparpotenzial der LED-Leuchten resultiert zurzeit ausschließlich aus der Tatsache, dass der Ausleuchtungskegel durch die speziell ausgerichteten LEDs enger ausgelegt wird als dies bei den Standardspiegeloptiken der NAV-Leuchten üblich ist. Dadurch werden nur noch die vorgegebenen Bereiche, z.B. Fahrbahn und Gehwege, aber nicht mehr die sonstigen Randbereiche (Vorgärten, Hausfassaden, Nebenflächen usw.) erhellt. Dies führt im Vergleich zur NAVLeuchte zu einem deutlich dunkleren, kälteren und nicht mehr so heimelig wirkenden Stadtbild. Außerdem sind der universelle Einsatz und die Austauschbarkeit der Leuchten eingeschränkt. Die Leuchte muss immer auf die entsprechende Beleuchtungssituation abgestimmt sein. Unter Zugrundelegung der Herstellerangaben liegt das Einsparpotenzial bei den hier getesteten Leuchten (gleichwertige Leuchtkraft ist ab 3.000 Lumen gegeben) bei ca. 20% = 10 - 14 W pro Leuchte. Wirtschaftlichkeit: Bei durchschnittlich 4.050 Betriebstunden pro Jahr (ungedimmt ohne Nachtabsenkung) ergeben sich Stromeinsparungen zur NAV-Leuchte in der Größenordnung von 6 - 9 € pro Jahr (aktueller Strompreis Straßenbeleuchtung Pulheim 14,8 ct/kW). Den Energieeinsparungen stehen Anschaffungskosten in Höhe vom mindestens dem dreifachen von Natriumdampfleuchten gegenüber (260 - 420 € zu 800 - 2.000 €). Bei einem kalkulatorischem Lebenszyklus für Straßenleuchten von 30 Jahren können zurzeit die Mehrausgaben von min. 500 € nicht refinanziert werden. Hinzu kommt noch der bisher ungenügend gelöste Ersatz der LEDs nach spätestens 20.000 - 60.000 Betriebsstunden= max. 15 Jahre. Der komplette elektrotechnische Leuchteneinsatz müsste dann bei vielen Herstellern ersetzt werde. Kosten zurzeit > 400 € pro Stück. Im gleichen Zeitraum werden bei den Natriumdampfleuchten nur 3 neue Leuchtmittel a 10 € benötigt. Das eigentliche Sparpotenzial der LED erschließt sich erst, wenn diese bedarfsgesteuert betrieben werden. LEDs benötigen keine Einbrennphase sondern sind sofort bei 100% Leuchtleistung. Sie lassen sich hervorragend bedarfsgerecht dimmen ohne überproportional an Lichtleistung zu verlieren. Das kann die NAV-Leuchte nicht. Dies setzt jedoch eine aufwendige noch nicht ausgereifte Steuerungstechnik voraus. Zusammengefasst ist festzustellen, dass momentan ein wirtschaftlicher Betrieb der LED-Leuchten noch nicht gegeben ist. Resonanz in der Bevölkerung Einhergehend mit der Montage der LED-Leuchten im Starenweg wurde ein Anwohnerinformationsschreiben mit angefügtem Fragebogen zur LED-Beleuchtung verteilt. Zusätzlich wurde dieser Fragebogen auch im Internet veröffentlicht. Die Bevölkerung wurde über die Tagespresse eingeladen, sich im Starenweg über die LED-Leuchten ein eigenes Bild zu machen. Allerdings wurden lediglich drei Fragebögen ausgefüllt zurück gesandt, was die Vermutung nahe legt, dass die Art der Beleuchtung für die Bürger von geringem Interesse ist und dass das LED-Licht weder als besonders störend noch als besonders attraktiv empfunden wird. Konkret wurden folgende aufgrund der geringen Resonanz nicht repräsentative Antworten gegeben: • Frage „Wie ist Ihr Gesamteindruck zur installierten LED-Beleuchtung? Die Antworten waren: Gut; nicht beeindruckend; zu kalt • Frage „Was gefällt Ihnen am LED-Licht besonders gut und was besonders schlecht?“ -3- Das Licht wurde als gut empfunden, und die Einwirkung auf die Umgebung genannt. • Frage: „Wenn Sie wählen könnten zwischen dem LED-Licht und dem ursprünglichen Natriumdampflicht, welches würden Sie bevorzugen?“ Hier wurden kaufmännische Gründe genannt, die die Entscheidung beeinflussten. Der eine bevorzugt das gelbliche Natriumdampflicht, der andere lehnt dieses wegen seines Gelbstiches und dem dunklerem Erscheinungsbild ab. Im Anschluss an die TVA-Sitzung besteht die Möglichkeit , sich im Foyer im Erdgeschoss direkt bei einigen Herstellern zu informieren. Die LED-Musterstraße wird Anfang März wieder zurückgebaut und erstrahlt dann wieder in gelblichem NAV-Licht. Die LED-Leuchten werden an die Hersteller zurück gegeben. -4-