theorie + praxis aus der sicht eines planers · 1 1 effiziente strassenbeleuchtung theorie + praxis...
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Effiziente Strassenbeleuchtung
Theorie + Praxis aus der Sicht eines Planers
Referent:Günther Volz · Beratender Ingenieur für Elektrotechnik + LichttechnikLandessprecher Baden‐Württemberg desVDE VERBAND ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK e.V.
e‐mail: pl@n‐volz.de www.volz‐planung.de
KliBA
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Inhaltsübersicht:
Einflüsse von Komponentender Straßenbeleuchtung auf den Energiebedarf
Grundlagen der energetischen Bewertung
Lichtausbeute von Lampen
Lichtlenkung und Wirkungsgrad von Leuchten
Potentiale der Energieeinsparung bei der Sanierung
Bewertung von Lebenszykluskosten der Straßenbeleuchtung
Umfassende Vergleiche der Effizienz von Lampen und Leuchten in derStraßenbeleuchtung für unterschiedliche Sanierungsalternativen
Steuerung der Straßenbeleuchtung und Leistungsreduzierung
Umrüstsätze für Lösungen ohne Leuchtentausch
Innovationen bei Außenleuchten
2
3
Vorschalt- geräte
Lampe Leuchte = Gehäuse für Lampe, Fassungen, Vorschaltgeräte
Lichtsensor, Dämm.Schalt.
Steuerung, Leistungsreduzierung
„Output“: Beleuchtungsstärkebzw. Leuchtdichte auf der Strasse
„Input“: El. Energie
Bestandteile der Strassenbeleuchtung - Einfluss auf Energiebedarf:
4
3
5
Φ LP
= Lichtleistung
6
- 100
Quecksilberdampf-lampe ***
*** Verbotdurch EU-RL
Gelbes Licht
LED
4
7
Detail‐Vergleich der Systemlichtausbeute Zurück >
8
~100
Details: >
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Lichtausbeute von Lampen:230V
VG
Leistungsbedarf von Lampe und Vorschaltgerät =L0
Lichtstrom der Lampe = L1 [Φ LP ]
(Restliche Energie= nicht sichtbares Licht und Wärme)
Leuchtenwirkungsgrad:
Lichtstrom der Lampe = L1
Aus der Leuchte austretender Lichtstrom = L2
(η = L1 / L0)
η LB = L2 / L1
Φ LP
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Energieverbrauch
DIN EN 13201Straßenbeleuchtung
6
11Plan
ung +
Bet
rieb
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Lampenarten Kriterien und Beurteilung:
Bestand Quecksilber-dampflampe
Natriumdampf-hochdrucklampe
Halogenmetall-dampflampe
LED
Lampen: System-Lichtausbeute [Lumen/Watt] 30 - 49 80 - 100 ~ 85 - 115 ~ 80
vergleichbare Systemleistung mit Vorschaltgeräten [Watt] und Lichtstrom [Lumen]
2 x 125 274
2 x 6.300
1 x 70 83
6.600
1 x 60 70
6.850
35 x 1,5 = 60
~ 4.800
1) Energiekosten/Jahr [€] bei ~ 3.330 h/a und 0,15 €/kWh
136,90 41,46 34,97 29,97
Farbwiedergabequalität 40 20 ~ 60 - 70 ~ 80
Neu- und Ersatzkosten der Lampen pro Leuchte [€] 2 x 5 1 x 15 1 x 39
35 x 18 = 630
Lampenlebensdauer [h] 15.000 16.000 10.000 50.000
2) Lampenkosten pro Jahr ca. [€] 2,22 3,12 13 ~ 42
Leuchten: Leuchteneinzelpreis [€] 285 250 315 270
3) Leuchtenkosten pro Jahr ca. [€] bei ca. 30 Jahre Lebensdauer
9,50
8,33
10,50
9,--
4) Wartungskosten pro Jahr ca. [€] 3.- 2,50 2,50 8.-
Bemerkungen EVG-Lebensdauer? Elektronik-Lebensdauer?
Umgelegt pro Jahr ca. [€] 152 55 61 89
Kostenrelation 100 % 36 % 40 % 59 %
Vergleich bei Leuchtentausch: Pilzleuchte gegen Kofferleuchte
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Jährl. Anteile an den Lebenszykluskosten fürEffizienztechnologien in der Strassenbeleuchtungfür einfache Zweckleuchten
~ 60%
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Technische Angaben Ergebnis (Abstand 30m)
Leuchtentyp Abbildung
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1.1
Hellux LBR 300/42
2x T26 18W
42 bei
EVG51% 2700 65 2 < 1 nein 47 7.
ca. 14.000 h weißes Licht
2.1
Philips Koffer² 70
CPO 45W
50 60% 4300 86 7 2 ja 140 1. ca. 12.000 h warmweißes
Licht
2.2
Philips Koffer² 70
HST 50W 59 71% 4000 68 6 2 ja 100 3.
ca. 24.000 h gelbliches
Licht
3.1 Bega 8269
HIT 70W 83 100% 7000 84 9 4 nein 108 2.
ca. 8.000 h weißes Licht
3.2
Bega 8252
TC-D 2x26W 62 75% 3600 58 2 1 nein 32 9.
ca. 12.000 h warmweißes
Licht
(nur als) Beispiel einer Bewertung:Anmerkung: alle HST-Lampen in „Doppelbrenner“-Ausführung
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Technische Angaben Ergebnis (Abstand 30m)
Leuchtentyp Abbildung
Lam
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4.1 Bega 9055
HST 1x50W 59 71% 4000 68 4 2 nein 68 6.
ca. 24.000 h gelbliches
Licht
4.2 Bega 9055
HIT 1x70W 83 100% 7000 85 7 3 ja 85 5.
ca. 8.000 h weißes Licht
4.3 Bega 9050
TC-TEL 1x32W 35 42% 2600 75 3 1 nein 86 4.
ca. 12.000 h warmweißes
Licht
5.1 Hess Sera
(10% geneigt)
HST 1x50W 59 71% 4000 68 5 2 ja 85 5.
ca. 24.000 h gelbliches
Licht
5.2 Hess Sera
(10% geneigt)
CPO 1x45W 50 60% 4300 86 5 2 ja 100 3.
ca. 12.000 h warmweißes
Licht
(nur als) Beispiel einer Bewertung:
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Technische Angaben Ergebnis (Abstand 30m)
Leuchtentyp Abbildung
Lam
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Nen
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]
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6.1 Siteco SR 50 TC-L
2x24W 54 65% 3600 67 2 <1 nein 37 8. ca. 12.000 h warmweißes
Licht
6.2 Siteco SR 50 HST
1x50W 59 71% 4000 68 5 1 ja 85 5. ca. 24.000 h gelbliches
Licht
7.1 Trilux Lumega
700 HST
1x50W 59 71% 4000 68 5 2 ja 85 5. ca. 24.000 h gelbliches
Licht
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Gruppe: BKategorie: 1 + 2 Betriebsstunden: 4000h/J Strompreis: 0,20 €/kWh EnergieMix: 348 g/kWh
Sys
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leis
tung
Men
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Ene
rgie
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Jahr
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Ene
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2- E
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2 -
Ein
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unge
n
BestandsleuchtenAEG (Minikoffer) 459 5.719.140 1.143.828,00 1.990,3SIEMENS (5 NA 341) 12 149.520 29.904,00 52,0SIEMENS (5 NA 583) 379 4.722.340 944.468,00 1.643,4
850 10.591.000 2.118.200,00 3.685,7
AustauschstypenVariante 2Trilux Lumega 700
Cosmo 1x45W 50 850 5.950.000 4.641.000 1.190.000,00 928.200 2.070,6 1.615,1
Variante 3Siteco SR 50
NaH 1x50W 59 850 7.021.000 3.570.000 1.404.200,00 714.000 2.443,3 1.242,4
Variante 4Vulkan 5150
NaH 1x50W 59 850 7.021.000 3.570.000 1.404.200,00 714.000 2.443,3 1.242,4
Variante 5Bega 9055
NaH 1x50W 59 850 7.021.000 3.570.000 1.404.200,00 714.000 2.443,3 1.242,4
HQL 1x80W 89
[STK] [kWh] [t][W]
Abb
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Bes
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[t][€][kWh] [€]
Energiebedarfsvergleich der Leuchten im Bestand gegenüber Austauschtypen
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Energiebedarfsvergleich der Leuchten im Bestand gegenüber Austauschtypen
Gruppe: MKategorie: 10Betriebsstunden: 4000h/JStrompreis: 0,20 €/kWhEnergieMix: 348 g/kWh
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BestandsleuchtenAEG die Breite 33 545.160 109.032,00 189,7AEG Stufenleuchte 325 5.369.000 1.073.800,00 1.868,4Hellux QMF 401 261 4.311.720 862.344,00 1.500,5Novalux NLA 1 84 1.387.680 277.536,00 482,9
703 11.613.560 2.322.712,00 4.041,5
AustauschstypenVariante 2Philips Koffer² 70
Cosmo 1x45W 50 703 4.921.000 6.692.560 984.200,00 1.338.512,00 1.712,5 2.329,0
Variante 3Siteco SR 50
NaH 1x 50W 59 703 5.806.780 5.806.780 1.161.356,00 1.161.356,00 2.020,8 2.020,8
Variante 4Hess Millenio
LED 2x 39W 78 703 7.676.760 3.936.800 1.535.352,00 787.360,00 2.671,5 1.370,0
[t][t]
Abb
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Bes
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[W] [STK] [kWh] [€][kWh] [€]
HQL 2x50W 118
10
19
100%
66%
50%
elektr. Leistung
ca. 11 Std/Tag Zeit
Betriebsart 1
Betriebsart 1: ca. 4000 h/Jahr Vollbetriebszeit
Betriebsart 2: ca. 3000 h/Jahr Vollbetriebszeit = 25% Einsparung
Betriebsart 2
Einsparung
Steuerung + Leistungsreduzierung
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Erforderliche Schritte für EnergieeinsparungdurchSteuerungsmanagement + Leistungsreduzierung:
- Untersuchung des Kabel- und Leitungsnetzes im Bestand (Adernzahl/Querschnitte für Steuerungen)
- Untersuchung Leuchtentypen auf Nachrüstbarkeit mit Leistungsreduzierbausteinen
- Einsatz neuer Übertragungstechniken (Funk, Powerline bei fehlenden Voraussetzungen im Netz)
Nachrüstungen sind förderfähig!
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Leistungsreduzierung und Steuerungganznächtiger/halbnächtiger Betrieb:
- mit Relais, zur Ansteuerung über erforderlichen Steuerdraht oder
- eingebautes Zeitrelais pro Leuchte, welches sich am theoretischenMitternachtszeitpunkt orientiert (aufgrund des erstmaligen Ein- undAusschaltzeitpunkts).
- Umschaltbare EVGs mit "Stepp-Dimm"
Leistungsreduzierung auf Leistungswert der nächstniedrigenLampen-Wattage ergibt ca. 50 % Lichtstromreduzierung
Umrüstsätze von HQL- auf Natriumdampfhochdrucklampen:- Vorschaltgerät für Quecksilberdampflampe kann bleiben,zusätzliche Impedanz mit Zündgerät wird eingebaut
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Umrüstsätze ?
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Bild: GBS - Albstadt
Umrüstsatz für „Glocke“
mit HIT 35 W
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Pollerleuchte für Wegbeleuchtung
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Innovationen mit LED:optimierte Lichtverteilung für große Abstände bei Pollerleuchten ...
Bild
: HES
S
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Viel Erfolg bei Ihrer Modernisierung
wünscht Ihnen:
Günther Volz · Beratender Ingenieur · VBI · VDI · VDE
Ingenieurbüro für Elektrotechnik ‐ Lichttechnik ‐ FördertechnikIm Letten 26 71139 Ehningen
NL: Tübingen
Telefon 07034 ‐ 93470 e‐mail: pl@n‐volz.de www.volz‐planung.de