Beschlussvorlage (Anlage zur Beschlussvorlage 37/2010)

LED und Energieeffizienz Strassenbeleuchtung Empfehlungen für Gemeindebehörden und Beleuchtungsbetreiber  Strassenbeleuchtung mit LED  Vergleich mit Natriumdampflampen  LED: das sind die heiklen Punkte DOKUMENTATION Mitten in der Entwicklungsphase LED befinden sich mitten in der Entwicklungsphase. Fachleute gehen davon aus, dass ihre Lichtausbeute noch weiter zunehmen wird. Viel Licht aus kompakter Quelle Ein Blick auf den Markt zeigt: Heute sind Licht emittierende Dioden (LED) für zahlreiche Anwendungen erhältlich. Sie sind im Vergleich zu anderen Leuchtmitteln sehr klein und weisen eine lange Lebensdauer auf. Es ist davon auszugehen, dass sich LED in den nächsten Jahren gegenüber anderen Lichtquellen vielerorts durchsetzen werden. So sind schon erste Strassenbeleuchtungen mit LED als Leuchtmittel installiert. Dieser Ratgeber zeigt auf, welche Chancen und Vorteile LED in der Strassenbeleuchtung bringen und wo heute noch Zurückhaltung angebracht ist. Entwicklung der Leuchtmittel Lichtausbeute [Lumen pro Watt] 140 NatriumHochdruck weisse LED 120 100 Fluoreszenz 80 60 Quecksilberdampf 40 20 0 1950 Glühlampe 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Jahr Das gilt es zu beachten ]] Die Entwicklung von neuen LED läuft sehr rasch: Informationen in dieser Broschüre können in einigen Jahren bereits überholt sein. ]] Anbieter geben für einzelne LED-Chips Werte an, die die Verluste des Gesamtsys­tems nicht berücksichtigen (Tabelle). ]] Die Effizienz von LED hängt von der Temperatur ab. Ausreichende Wärmeabfuhr ist deshalb massgebend. ]] Leuchtdioden werden nach und nach schwächer, fallen aber in der Regel nicht plötzlich aus. ]] Die lange Lebensdauer einer LED ist ein wichtiges Verkaufsargument (ca. 60 000 Stunden). Zu hohe Betriebsströme und unzureichende Wärmeabfuhr der LED verkürzen deren Lebensdauer allerdings deutlich. ]] LED unterscheiden sich stark in der Farbtemperatur voneinander: Die gewünschte Farbtemperatur muss im voraus abgeklärt werden. ]] LED mit kaltweissem Licht (ca. 5 000 K) sind etwa 20 % bis 30 % effizienter als LED mit warmweissem Licht (ca. 3 000 K). ]] LED lassen sich beliebig oft ein- und ausschalten sowie dimmen. Sie sind somit in Kombination mit Bewegungsmeldern sehr geeignet. LED oder Natriumhochdrucklampen? Derzeit sind Natriumhochdrucklampen bevorzugter Standard in der Strassenbeleuchtung. Noch liegen sie in Sachen Preis, Wartungsaufwand, Lichtausbeute und Umweltverträglichkeit meist vorne. Es ist jedoch davon auszugehen, dass LED in Zukunft aufholen werden. Denn die höhere Effizienz von Natriumhochdrucklampen relativiert sich durch die Streuverluste: Natriumhochdrucklampen leuchten in alle Richtungen. Trotz Reflektoren geht dabei ein Teil als Streulicht verloren. Demgegenüber haben LED den Vorteil, gerichtet zu strahlen. Dadurch entsteht kaum Streulicht. Natriumhochdruck Nutzbares Licht LED Nutzbares Licht Leuchtmittel-Effizienz (Lichtausbeute) 90 – 130 lm/W 70 – 100 lm/W Verluste Elektronik und Wärmemanagement 10 % – 15 % 30 % – 35 % Verluste Optik 20 % – 25 % 10 % – 15 % Verluste Streulicht Nutzbares Licht auf der Fahrbahn 20 % – 25 % 45 – 75 lm/W 5 % – 10 % 35 – 60 lm/W Auf die Details kommt es an Checkliste für Gemeinden Bei Interesse an einer LED-Strassenbeleuchtung müssen folgende Informationen und Angaben vom Lieferanten zwingend bereitgestellt werden: 1. Lichtverteilkurven (LVK) in elektronischer Form 2. Leuchtendatenblatt mit folgenden Punkten: elektrische Leistung, Lichtausbeute, Lichtfarbe, Lebensdauer, Schaltbarkeit und Regelbarkeit der Anlage, Montageanweisungen, Messzertifikat 3. Klar definierte Garantiezeit 4. Sind die Leuchten modular gebaut und können Teile davon ausgewechselt werden? 5. Wie lange sind Ersatzteile erhältlich (mindestens 10 Jahre)? 6. Referenzen des Lieferanten 7. Bei der Wahl der Leuchte sollten sich Bauherren durch eine unabhängige Fachperson beraten lassen. 8. Zuerst nur einzelne Strassen auf LEDBeleuchtung umstellen. LED: das sind die heiklen Punkte ]] Lebensdauer LED: Als Lebensdauer einer LED wird die Zeit bezeichnet, nach der die Lichtausbeute um einen bestimmten Faktor des Anfangwertes abgesunken ist. Da die Grösse dieses Faktors von den Anbietern un- terschiedlich festgelegt wird (zwischen 10 % und 50 %), ist der Begriff «Lebensdauer» wenig aussagekräftig. ]] Lebensdauer Leuchte: Unter dem Begriff «Lebensdauer» kann die Lebensdauer der LED selbst (20 000 bis 60 000 Stunden), aber auch die Lebensdauer der Leuchte (ca. 20 Jahre) oder die der Elektronik verstanden werden. ]] Erfahrung: Langzeiterfahrungen fehlen, insbesondere im Aussenbereich und bei extremen Bedingungen (Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen, Vibrationen). ]] Teilweise fehlende Modularität: Bei diversen Produkten können LED nicht vom Leuchtenkörper getrennt werden. Bei einem Defekt muss somit die ganze Leuchte ausgetauscht werden. ]] Wärmeabfuhr: Zu hohe Temperaturen verkürzen die Lebensdauer der Leuchtdiode. Deshalb muss die Wärme aus der LED abgeführt werden. Das kann über das Leuchtengehäuse oder über Kühlkörper geschehen. Nicht alle erhältlichen LED-Leuchten werden ausreichend gekühlt. ]] Wirtschaftlichkeit: Die Wirtschaftlichkeit einer Strassenbeleuchtung mit LED hängt stark von der effektiven Lebensdauer der LED und der restlichen Komponenten ab. Eine korrekte Wirtschaftlichkeitsrechnung kann erst gemacht werden, wenn diese Parameter bekannt sind. Lampe und Leuchte Natriumhochdruck LED Anschaffungskosten mittel hoch Lebensdauer Leuchte 25 Jahre Lampe 16 000 Stunden* 20 000 bis 60 000 Stunden Lichtfarbe gelb weiss UV-Anteil im Licht gering gering Dimmen 30 % bis 100 % 0 % bis 100 % Häufiges Ein- und Ausschalten ungeeignet sehr geeignet Energieaufwand vergleichbar vergleichbar Wartungsaufwand gering zur Zeit nicht abschätzbar Wirtschaftlichkeit wirtschaftlich zurzeit nicht abschätzbar Bilder von oben nach unten: LED-Baustein, LED mit Optik und Linsen, LED-Applikation * Nach einer Betriebsdauer von 16 000 Stunden beträgt der Ausfall 5 %. LED: Das gute Beispiel Projekt Quartierstrasse in Wädenswil: Während die alten Pilzleuchten (links) ihr Licht breit streuen, beleuchten die neuen LEDLeuchten (rechts) gezielt die Strasse und das Trottoir. Das bewirkt eine höhere Energieeffizienz und weniger Lichtverschmutzung. Vorher Nachher LED-Leuchte Leuchtentyp Pilzleuchte Lampe Kompaktleuchtstoff LED (24 Watt) (25 Watt) Vorschaltgerät konventionell (11 Watt) elektronisch (6 Watt) Betriebsleistung 35 Watt 22 Watt (bis 31 Watt*) Energieverbrauch/ 144 KWh pro Jahr Leuchtstelle 90 KWh pro Jahr (bis 127 KWh pro Jahr*) Einsparung 25 % — * Wegen des Lichtstromrückgangs von 30 % nach 50 000 Betriebsstunden wird die Leuchte bereits von Beginn weg auf 70 % gedimmt betrieben (Start-Leistung beträgt 22 W). Eine automatische Lichtstromregulierung korrigiert den Lichtstrom dann so, dass er während der ganzen Betriebszeit konstant bleibt. Vorgaben der EU: In der EU werden ab 2015 Quecksilberdampflampen und alle Natriumdampf-Austauschlampen verboten. Impressum Autoren: Urs Etter, Sankt Galler Stadtwerke; Jörg Imfeld, Elektron AG; Manfred Jäger, SLG; Florian Koch, EKZ; Martin Rölli, CKW; Giuse Togni, eTeam Togni Energie GmbH. Redaktion und Gestaltung: Oerlikon Journalisten AG Foto Titelbild: Günter Laznia; Pilotprojekt Rüschlikon Oktober 2009 Herausgeber Elektrizitätswerke des Kantons Zürich, www.ekz.ch Centralschweizerische Kraftwerke AG, www.ckw.ch Sankt Galler Stadtwerke, www.sgsw.ch Schweizerische Agentur für Energieeffizienz [S.A.F.E.], www.energieeffizienz.ch Schweizer Licht Gesellschaft, www.slg.ch Bezug topten, Hardstrasse 322a, 8005 Zürich Download: www.topten.ch/sb