Diplomarbeit: Energieeffiziente öffentliche Beleuchtung · Energieeffiziente öffentliche Beleuchtung Rechtliche, wirtschaftliche und technische Aspekte von bedarfsgerechten, adaptiven

Energieeffiziente öffentliche Beleuchtung Rechtliche, wirtschaftliche und technische Aspekte von bedarfsgerechten, adaptiven

Beleuchtungsstrategien

Diplomarbeit

zur Erlangung des akademischen Grades eines

Diplom-Umweltwissenschaftlers

an der Universität Koblenz-Landau

Fachbereich 3: Mathematik / Naturwissenschaften

Vorgelegt

am 30.09.2011

von Dipl.-Ing. (FH) Thomas Weirauch

geb. am 20.04.1968

Referent: Prof. Dr.-Ing. Kai Michels

Korreferent: Dipl.-Ing. Bernd Hillers

hillers

Stempel

hillers

Textfeld

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/



Abstract

II

Abstract

Hintergrund

Die Klimaschutzziele verlangen, dass Deutschland bis zum Jahr 2020 seinen

Treibhausgasausstoß um 40% gegenüber dem Jahr 1990 r eduziert. Dieses Ziel kann,

neben dem Ausbau von Erneuerbaren Energien, nur durch die Einsparung von Energie

und eine effiziente Energienutzung erreicht werden. In der Regel sind die Städte und

Gemeinden für den Betrieb der öffentlichen Beleuchtung zuständig. Durch die

weltweite Verknappung fossiler Primärenergieträger ist die kontinuierliche Steigerung

der Energiepreise vorprogrammiert. Außerdem gelangen immer mehr Kommunen,

aufgrund der angespannten Haushaltssituation in finanzielle Nöte und s ind somit

gezwungen die laufende Kostenlast deutlich zu senken. Die Straßenbeleuchtung kann

bis zu 36% des kommunalen Eigenstromverbrauchs verursachen. Aufgrund des immer

mehr zunehmenden Kostendrucks bei den laufenden Kosten in den einzelnen

Kommunen, dem enormen Einsparpotenzial bei der Straßenbeleuchtung und der seit

kurzem eingeführten europäischen Richtlinie Ökodesign (2005/32/EG), ist dringender

Handlungsbedarf seitens der Städte und Gemeinden gegeben.

Ziele und Methodik

In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Maßnahmen zur energetischen

Optimierung untersucht. Das Ziel ist es herauszufinden, ob die relativ neuen

Technologien LED-Beleuchtung und adaptive Beleuchtungsstrategien eine sinnvolle

Alternative zu der langjährig erprobten konventionellen Technik sind.

Einleitend sind die Rahmenbedingungen der öffentlichen Beleuchtung, untergliedert

nach Geschichte und Entwicklung, Aufgaben und Zuständigkeiten, rechtliche

Voraussetzungen und Komponenten beschrieben. Danach folgt die systematische

Zusammenstellung des IST-Zustandes, unterteilt nach Anlagenbestand,

Energieverbrauch und K osten und di e zu generierenden Einsparpotenziale.

Anschließend werden die Einsparmöglichkeiten bei der konventionellen Technik, der

LED-Beleuchtungstechnik und de r adaptiven Beleuchtungsstrategien ausführlich

beschrieben und anhand von Beispielen und Erfahrungen aus einzelnen Kommunen die

Vor- und Nachteile der einzelnen Maßnahmen und Technologien gegenüber gestellt.

Abstract

III

Abschließend erfolgt die wirtschaftliche Betrachtung der zuvor beschriebenen

Einsparmaßnahmen inkl. der Angabe von Amortisationszeiten.

Ergebnisse

Die Modernisierung der kommunalen Straßenbeleuchtung kann erhebliche Beiträge zur

Energieeinsparung und Vermeidung von K ohlenstoffdioxid-Emissionen leisten. Des

Weiteren lässt sich mit d en Energiesparmaßnahmen die Qualität der Beleuchtung

wesentlich steigern.

Energiesparmaßnahmen für die konventionelle Technik refinanzieren sich, aufgrund der

im Verhältnis zum Technologiewechsel geringen Investitionskosten, innerhalb kürzester

Zeit. Das Energieeinsparpotenzial für diese Maßnahmen liegt bei max. 70%.

LED-Leuchten bieten heute ein ebenso großes Einsparpotenzial, wie die zur Zeit

effektivsten konventionell bestückten Leuchten, haben aber noch ein enormes

Entwicklungspotenzial. Neben dem großen Einsparpotenzial bringt der Einsatz der

LED-Technik weitere Vorteile wie Wartungsfreundlichkeit, Insektenfreundlichkeit,

wenig Streulicht, flexible Einsatzmöglichkeiten und gute Regelbarkeit. Allerdings

verhindern noch entscheidende Nachteile, wie schwieriges Wärmemanagement, erhöhte

Blendungsgefahr für den Verkehrsteilnehmer durch hohe Leuchtdichten,

Lichtfarbenstreuung, fehlende Standardisierung und vor allem der hohe Preis, die

flächendeckende Einführung der LED-Technik. Unbestritten ist allerdings, dass die

LED in naher Zukunft die konventionelle Technik nach und nach ersetzen wird.

Adaptive Beleuchtungsstrategien werden bereits heute von verschiedenen Herstellern in

unterschiedlichen Varianten angeboten. Hierzu gehören zentrale

Lichtmanagementsysteme und dezentrale Einzelsysteme, die über Bewegungssensoren

an den Leuchten oder per SMS das Licht einschalten, dimmen und ausschalten können.

Zentrale Lichtmanagementsysteme sind bei der Erstinstallation sehr aufwendig und

teuer und daher nur für größere Kommunen geeignet. Erst im Zusammenhang mit der

LED-Technik und der Einbindung von Verkehrsdaten, können sämtliche Vorteile einer

bedarfsgerechten, adaptiven Beleuchtungssteuerung verwirklicht werden. Noch sind alle

Systeme sehr pflegeaufwendig, störanfällig bei der Datenübertragung, generieren ein

hohes Datenvolumen und teuer in der Ersatzteilbeschaffung.

Inhaltsverzeichnis

IV

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung ............................................................................................................. 1

2. Analyse der Rahmenbedingungen zur öffentlichen Beleuchtung ........................ 3

2.1. Entwicklung / Geschichte .................................................................................. 3

2.2. Aufgaben der öffentlichen Beleuchtung ............................................................ 5

2.3. Rechtliche Voraussetzungen (Vorschriften, DIN-Normen, Richtlinien) ........... 8

2.4. Komponenten der Straßenbeleuchtung ............................................................ 15

2.5. Systematische Zusammenstellung des IST-Zustandes .................................... 22

2.5.1. Anlagenbestand ........................................................................................ 22

2.5.2. Energieverbrauch und Betriebskosten ...................................................... 24

2.5.3. Einsparpotenziale...................................................................................... 24

3. Erarbeitung von Maßnahmen zur energetischen Optimierung ........................... 26

3.1. Einsparmöglichkeiten bei konventioneller Lampentechnik............................. 26

3.1.1. Verminderung des Beleuchtungsniveaus ................................................. 26

3.1.2. Verminderung der Betriebsstunden .......................................................... 27

3.1.3. Nachtabschaltung...................................................................................... 27

3.1.4. Nachtabschaltung über Leistungsreduzierung .......................................... 28

3.1.5. Spannungs-/ Strom und Frequenzmodulation .......................................... 29

3.1.6. Einsatz energieeffizienter Betriebsgeräte ................................................. 29

3.1.7. Umrüstbaustein ......................................................................................... 29

3.1.8. Austausch der Leuchte.............................................................................. 30

3.1.9. Umbau bzw. Erneuerung der Beleuchtungsanlage ................................... 30

3.1.10. Sonstige Maßnahmen ............................................................................... 31

3.2. LED-Beleuchtungstechnik ............................................................................... 32

3.2.1. Grundlagen ............................................................................................... 32

3.2.2. Konzepte ................................................................................................... 33

3.2.3. Thermomanagement ................................................................................. 34

3.2.4. Insektenfreundlichkeit der LED ............................................................... 34

3.2.5. Beispiele und Erfahrungen ....................................................................... 35

3.2.6. Zusammenfassung und Ausblick .............................................................. 45

3.3. Adaptive Beleuchtungsstrategien .................................................................... 47

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Inhaltsverzeichnis

V

3.3.1. Lichtmanagementsysteme ........................................................................ 47

3.3.1.1. Grundlagen ........................................................................................ 47

3.3.1.2. Ausbaustufen ..................................................................................... 49

3.3.1.3. Komponenten .................................................................................... 50

3.3.1.4. Beispiel und Erfahrungen aus Bremen .............................................. 55

3.3.1.5. Zusammenfassung ............................................................................. 58

3.3.2. Beleuchtungssteuerung über Bewegungssensoren ................................... 59

3.3.3. Beleuchtungssteuerung über SMS ............................................................ 61

4. Betrachtung der Wirtschaftlichkeit ..................................................................... 64

4.1. Übersicht der Kosten- und Einsparpotenziale.................................................. 64

4.2. Einsparmaßnahmen konventionelle Technik ................................................... 64

4.2.1. Verminderung des Beleuchtungsniveaus ................................................. 64

4.2.2. Verminderung der Betriebsstunden .......................................................... 65

4.2.3. Nachtabschaltung...................................................................................... 65

4.2.4. Nachtabschaltung über Leistungsreduzierung .......................................... 65

4.2.5. Spannungs-/ Strom- und Frequenzmodulation ......................................... 66

4.2.6. Einsatz energieeffizienter Betriebsgeräte ................................................. 66

4.2.7. Umrüstbaustein ......................................................................................... 66

4.2.8. Austausch der Leuchte.............................................................................. 66

4.3. LED .................................................................................................................. 67

4.4. Lichtmanagement ............................................................................................. 69

5. Ergebnis .............................................................................................................. 71

6. Anhang ............................................................................................................... 74

6.1. Abbildungsverzeichnis ..................................................................................... 74

6.2. Glossar ............................................................................................................. 76

6.3. Literaturverzeichnis ......................................................................................... 87

6.4. Erklärung ......................................................................................................... 93

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Einleitung 1

1. Einleitung Die Klimaschutzziele verlangen, dass bis zum Jahr 2020 der deutsche

Treibhausgasausstoß um 40% gegenüber dem Jahr 1990 reduziert wird. Dieses Ziel

kann, neben dem Ausbau von E rneuerbaren Energien, nur durch die Einsparung von

Energie und eine effiziente Energienutzung erreicht werden [10].

Des Weiteren ist eine kontinuierliche Steigerung der Energiepreise durch die weltweite

Verknappung fossiler P rimärenergieträger vorprogrammiert. Letztendlich geraten die

Städte und Gemeinden, die in der Regel für die öffentliche Beleuchtung zuständig sind,

aufgrund der angespannten Haushaltssituation immer mehr in finanzielle Nöte und sind

somit gezwungen die laufende Kostenlast deutlich zu senken.

In den ca. 14.000 Kommunen in Deutschland sind insgesamt 9,125 Mio. Lichtpunkte

installiert, die bis zu 36% des kommunalen Eigenstromverbrauchs verursachen können

[33]. Der Anteil an den kommunalen Energiekosten ist entsprechend hoch. Dieser hohe

Energiebedarf der Straßenbeleuchtung liegt u.a. durch veraltete Beleuchtungsanlagen

begründet. Der Zentralverband Elektrotechnik und E lektroindustrie (ZVEI) hat

herausgefunden, dass noch ca. 33% der Straßenleuchten mit Beleuchtungstechnik aus

den 60-er Jahren ausgerüstet sind [53].

Bundesweit ist ein erheblicher Investitionsstau zu verzeichnen: Leuchten, Tragsysteme,

Kabel und Schaltschränke werden weit über ihre betriebsübliche Nutzungsdauer hinweg

genutzt. Nach ZVEI werden jährlich lediglich 3% der Leuchten erneuert [53].

Hierdurch entstehen den Kommunen erhebliche Mehraufwendungen in den Bereichen

Energie, Betrieb und Instandhaltung. Das mögliche Einsparpotenzial durch moderne

Straßenbeleuchtung in Deutschland beziffert der ZVEI auf ca. 2,7 Mrd. kWh jährlich.

Dies entspricht einer Einsparung von ca. 1,6 Mio. Tonnen CO2-Ausstoss und ca. 390

Mio. Euro Energiekosten [47].

Aufgrund des immer mehr zunehmenden Kostendrucks bei den laufenden Kosten in den

einzelnen Kommunen und dem enormen Einsparpotenzial bei der Straßenbeleuchtung

ist dringender Handlungsbedarf gegeben. Dieser Handlungsbedarf wird durch die seit

Einleitung 2

kurzem eingeführte europäische Richtlinie Ökodesign (2005/32/EG) von rechtlicher

Seite verstärkt. Hiernach sind Leuchten mit der in Deutschland noch immer am

häufigsten eingesetzten Leuchtmittelart der Hochdruck-Quecksilberdampflampe

umzurüsten. Ab dem Jahr 2015 i st das in Verkehr bringen dieser Leuchtmittel

unzulässig.

Aufgrund des enormen Energieeinsparpotenzials bei der Straßenbeleuchtung werden in

dieser Diplomarbeit verschiedene Maßnahmen zur energetischen Optimierung

untersucht. Hierbei ist der Schwerpunkt auf den Einsatz von LED-Technik und di e

damit möglichen Steuerungsmöglichkeiten gelegt worden. Denn erst die Entwicklung

von LED-Leuchten ermöglicht eine flexible, bedarfsgerechte Steuerung. Konventionelle

Leuchtmittel lassen sich aufgrund technischer Randbedingungen wie z.B. der

Einbrenndauer und der Wiedereinschaltzeit nur in begrenztem Maße ansteuern.

Analyse der Rahmenbedingungen zur öffentlichen Beleuchtung 3

2. Analyse der Rahmenbedingungen zur öffentlichen

Beleuchtung 2.1. Entwicklung / Geschichte

Die Ursprünge der öffentlichen Beleuchtung reichen bis in das 5. Jahrhundert zurück.

Aus dem Jahr 450 nach Christus gibt es Hinweise auf „Lichter auf den Gassen“ im

antiken Antiochia. Die Stadt gehörte zu den reichsten Handelsstädten des Altertums und

war zu dem Zeitpunkt Sitz des römischen Stadthalters in Syrien [44].

Im 15. J ahrhundert wurden in Paris und L ondon die Bürger aufgefordert bzw.

verpflichtet, im Winter eine brennende Laterne in das Fenster zu stellen bzw. an das

Haus anzubringen. Im Jahr 1558 ging erstmalig eine Straßenbeleuchtung mittels an

Seilen befestigten Laternen in Betrieb. Es folgten im Jahr 1662 in London und im Jahr

1667 in Paris die ersten öffentlichen Öllaternen [49]. In Berlin startete im Jahr 1679 mit

öffentlichen Öllaternen an jedem dritten Haus und Leipzig im Jahr 1702 m it ca. 750

Öllaternen der Betrieb der Straßenbeleuchtung. In Deutschland wurden die Öllaternen

mit Walöl aus den Grönlandfängen gespeist. Ab dem Jahr 1763 wurde die Effektivität

der Öllaternen durch den Einsatz optischer Mittel verbessert. Das Licht konnte durch

Dachreflektoren und Parabolreflektoren in die Breite verteilt werden. Dadurch entstand

der Name „Reverbere“-Leuchte [44].

Zu Beginn des 19. J ahrhunderts entdeckte man Gas als Betriebsstoff für die

Straßenbeleuchtung (London 1808, Paris 1815, Berlin 1826, Hannover 1825). Zuerst

noch mit offener Flamme betrieben, entwickelten sich die Gasleuchten, über den

Einsatz eines Gasglühstrumpfes hin, zu dekorativen Leuchten, die wegen des angenehm

empfundenen weichen Lichts noch heute vereinzelt im E insatz sind [49]. Allerdings

sind die Betriebskosten gegenüber einer elektrischen Leuchte unverhältnismäßig hoch.

Berlin hat heute noch ca. 40.000 Gasleuchten im Einsatz. Außerdem sind Gaslaternen in

den Städten Düsseldorf, Frankfurt am Main, Dresden, Bonn, Worms und M ainz in

Betrieb [44].


Mit der Erfindung der ersten Glühlampe im Jahr 1854 und de r Dynamomaschine im

Jahr 1866, die die Stromversorgung unabhängig von einer Batterie ermöglichte, war der

Erfolg der elektrischen Beleuchtung nicht mehr aufzuhalten. Im Jahr 1882 entstand in

Berlin die erste elektrische Straßenbeleuchtung. Die zuerst aufgrund der hohen

Installations- und Betriebskosten nur in den Prachtstraßen und Boulevards der großen

Städte eingesetzten elektrischen Straßenleuchten entwickelten sich zunehmend als

bessere Alternative zur Gasbeleuchtung. Mit zunehmendem Fortschritt der elektrischen

Straßenbeleuchtung z.B. durch Entwicklung neuer Lampen, Leuchtstofflampe (1930),

Natriumdampf-Niederdrucklampe (1930), Quecksilberdampf-Hochdrucklampe (1931),

Natriumdampf-Hochdrucklampe (1969), effizienter Optiken und Leuchtengehäuse löste

sie die Gasbeleuchtung nach und nach ab [44].

Seit wenigen Jahren werden auch die neu entwickelten Halogen-Metalldampflampen

und LED als Leuchtmittel in der Straßenbeleuchtung eingesetzt. Während die Halogen-

Metalldampflampe sich bereits bewährt hat, muss die neueste Entwicklung der

Hochleistungs-LED erst noch beweisen, ob s ie in Bezug auf Alltagstauglichkeit und

Wirtschaftlichkeit die Kriterien der Straßenbeleuchtung erfüllen kann. Der sehr guten

Energieeffizienz stehen noch die hohen Anschaffungskosten und d ie fehlenden

Erfahrungen bzgl. des Betriebes für einen flächendeckenden Einsatz entgegen.


2.2. Aufgaben der öffentlichen Beleuchtung

Zu den originären Aufgaben der Städte und G emeinden gehört die Beleuchtung von

öffentlichen Straßen, Wegen und P lätzen. Diese Pflichtaufgabe ist in den

Landesstraßen- und Landeswegegesetzen der jeweiligen Bundesländer geregelt. Diese

Pflicht beschränkt sich auf gefährliche Fahrbahnstrecken und die geschlossene Ortslage

und wird begrenzt durch die finanzielle Zumutbarkeit von B eleuchtungsmaßnahmen

[15].

Hierbei hat die öffentliche Beleuchtung folgende Anforderungen zu erfüllen:

1. Gewährleistung der Verkehrssicherheit für alle Verkehrsteilnehmer in den

Dunkelstunden:

Die Straßenbeleuchtung muss dem Kraftfahrzeugführer ein sicheres und müheloses

Sehen im Verkehrsraum ermöglichen. Andere Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger und

Fahrradfahrer sowie Hindernisse müssen sicher und rechtzeitig erkannt werden. Des

Weiteren soll die Beleuchtung der optischen Führung des Verkehrsteilnehmers dienen.

Dabei ist die Blendung durch die Straßenbeleuchtung zu vermeiden [12]. Dies wird

durch Anwendung der Leuchtdichtetechnik erreicht, der das folgende

Wahrnehmungsmodell zu Grunde liegt. Durch die Leuchtdichtetechnik ist die

Lichtverteilung der Leuchten so eingestellt, dass eine optimale Ausleuchtung der

Fahrbahn und de r angrenzenden Bereiche erfolgt. Hindernisse z.B. Personen auf der

Fahrbahn können somit als dunkle Silhouetten vom helleren Hintergrund der Fahrbahn

wahrgenommen werden (Negativkontrast) [14]. Bei der Berechnung der Leuchtdichten

sind Kenntnisse der Reflexionseigenschaften der Fahrbahn unverzichtbar. Die

Auslegung der Beleuchtungsanlagen erfolgt in Abhängigkeit der Geometrie der Straße,

den Reflexionseigenschaften der Fahrbahn, den verkehrlichen Bedingungen

(Verkehrsdichte, Geschwindigkeit, Nutzung durch weitere Verkehrsteilnehmer) und

Gefährdungspotenzialen, den Lichtpunkthöhen und –abständen, der Lampentechnik und

der eingesetzten Leuchte.


2. Unterstützung der öffentlichen Sicherheit und Ordnung:

Hierbei soll die Straßenbeleuchtung kriminelle Delikte verhindern und die Angst vor

körperlichen Angriffen verringern. Laut einer Mitteilung der EU-Kommission an den

Rat und das EU-Parlament zur Kriminalprävention in der EU vom März 2004 wurde in

13 voneinander unabhängigen Studien festgestellt, dass eine bessere

Straßenbeleuchtung eine wirksame Maßnahme zur Kriminalprävention ist, die die

Kriminalität um etwa 20% verringern kann [35]. Dabei sind andere Anforderungen an

die Straßenbeleuchtung als in Punkt 1 aufgeführt zu berücksichtigen.

Ein gutes Ergebnis kann durch eine gute und gleichmäßige Ausleuchtung ohne

Blendung des Verkehrsteilnehmers erreicht werden. Das Beleuchtungsniveau spielt

hierbei eher eine untergeordnete Rolle. Personen und Hindernisse müssen gut erkannt

werden können. Das Wohlempfinden steigt, wenn neben der Helligkeit des

Straßenbelages (horizontale Beleuchtungsstärke) auch ein geringer Anteil Streulicht

(vertikale Beleuchtungsstärke) hinzukommt [14]. Dies macht sich durch die Aufhellung

der umliegenden vertikalen Flächen und d as Erkennen der Gesichter von

entgegenkommenden Personen bemerkbar. Auch der Einsatz von w eißem Licht kann

das Wohlempfinden der Verkehrsteilnehmer aufgrund der verbesserten

Farberkennbarkeit steigern. Diese Anforderung gilt vor allem für Straßen des

gemischten Verkehrs z.B. Wohnstraßen, „Tempo 30“- Zonen, Fußgänger- und

Radwege, Verbindungswege, Sammelstraßen in reinen Wohngebieten und Straßen in

Randgebieten mit geringem Verkehrsaufkommen.

3. Attraktivitätssteigerung des Straßenbildes bzw. Erhöhung der Lebensqualität:

Diese Anforderung gilt in erster Linie für öffentliche Flächen in Städten und

Gemeinden mit repräsentativem Charakter. Dabei kann es sich um Straßen und Plätze

gleichermaßen handeln, wie z.B. historische Straßen und Plätze, Brücken,

Geschäftsstraßen, Boulevards, Fußgängerzonen, zentrale Plätze, Straßen und Plätze mit

besonderer Architektur [12]. Hierbei sind neben den „normalen“ Anforderungen des

Punktes 2 a uch die besondere Wirkung bei Nacht als Ganzes (Ensemble) zu

berücksichtigen. Der Verkehrsraum kann durch die Beleuchtung in den Dunkelstunden

zu einem „zweiten Gesicht“ der Stadt werden. Die Blendungsbegrenzung kann aufgrund

der grundsätzlich höheren Beleuchtungsstärke etwas herabgesetzt werden. Bei diesen

Verkehrsräumen kommt fast ausschließlich weißes Licht zum Einsatz, welches die

Farben besser zur Geltung bringt. Die eingesetzte Beleuchtungstechnik muss individuell


auf die vorhandenen Gegebenheiten und de n Zweck (flächige oder punktuelle

Anstrahlung, Platzausleuchtung etc.) ausgelegt werden und di e Planung ist

dementsprechend aufwendig.

Eine optimale Beleuchtungsanlage soll möglichst alle drei genannten Anforderungen

gleichermaßen erfüllen. Jedoch ist bei der Planung je nach Straßenart und Lage ein

Punkt vorwiegend zu beachten. In den ersten Jahren bzw. Jahrzehnten ist die

Straßenbeleuchtung ausschließlich nach Punkt 2 ausgelegt worden. Hierbei stand das

Sicherheitsempfinden der Personen im Vordergrund. Im Laufe der Jahre mit

zunehmendem Autoverkehr nahm der Punkt 1 i mmer mehr an Bedeutung zu.

Verkehrsstraßen werden heute fast ausschließlich nach Punkt 1 ausgelegt. Dies ist dem

zunehmenden Verkehrsaufkommen in den Dunkelstunden und de n „autogerechten“

Straßen geschuldet.


2.3. Rechtliche Voraussetzungen (Vorschriften, DIN-Normen,

Richtlinien)

Der Deutsche Städtetag empfiehlt die DIN-Normen als Orientierungsrahmen im

technischen Bereich zur Vermeidung von Schadensersatzansprüchen [35].

In Deutschland sind für die Außenbeleuchtung folgende technische Normen gültig:

DIN EN 13201 Teil 1-4: Straßenbeleuchtung

DIN 67523: Beleuchtung von Fußgängerüberwegen

DIN 67524: Beleuchtung v. Straßentunnel u. Unterführungen

DIN 67528: Beleuchtung von Parkplätzen und Parkbauten

R-FÜG-2001: Richtlinie für Fußgängerüberwege

Richtlinie 2005/32/EG: Europäische Ökodesign-Richtlinie

Nachfolgend werden die Inhalte der gültigen technischen Normen erläutert.

DIN EN 13201 Teil 1 – 4 Straßenbeleuchtung

Die DIN EN 13201 l öste die seit mehr als 20 Jahre gültige DIN 5044 "Ortsfeste

Verkehrsbeleuchtung" in der Straßenbeleuchtung als Regel der Technik ab. Als Basis

der Norm dienten die einschlägigen Publikationen der CIE (Internationale

Beleuchtungskommission) und di e Vielzahl nationaler Normen. Des Weiteren flossen

neueste Erkenntnisse der Wissenschaft und T echnik in das Normenwerk ein. Die

Europanorm mit der Bezeichnung DIN EN 13 201 „Road Lighting" besteht aus 4 Teilen

[37]:

Teil 1: Auswahl der Beleuchtungsklassen

Teil 2: Gütemerkmale

Teil 3: Berechnung der Gütemerkmale

Teil 4: Messung der Gütemerkmale

Im April 2004 erschienen die Teile 2, 3 und 4 a ls Euronorm mit der Bezeichnung DIN

EN 13201-2 bis 13201-4. Den Teil 1 de r Norm gab es vorerst nur als technischen

Bericht und er war noch nicht bindend. Der Technische Bericht CEN/TR 13201-1: 2003

wurde vom deutschen Normausschuss mit geringen redaktionellen Änderungen als

Norm DIN 13201-1 im November 2005 ve röffentlicht. Die DIN EN 13201 ist seit

http://www.strassenlicht.de/index.php?view=article&catid=35%3Anormen-din-en-a-co&id=90%3Adin-en-13201-teil1&option=com_content&Itemid=53

http://www.strassenlicht.de/index.php?view=article&catid=35%3Anormen-din-en-a-co&id=91%3Adin-en-13201-teil-2&option=com_content&Itemid=53



diesem Zeitpunkt zwingend bei der Planung von N euanlagen und be i Sanierungen

anzuwenden. Nach Einführung der DIN EN 13201 gibt es keine Umrüstpflicht für

Altanlagen [2].

Teil 1: Auswahl der Beleuchtungsklassen (November 2005)

Im Teil 1 s ind Beleuchtungssituationen in Abhängigkeit von verschiedenen

Verkehrsräumen, der Geschwindigkeit des Hauptnutzers (hoch, mittel, gering,

Schrittgeschwindigkeit) und der Nutzertypen innerhalb einer betrachteten Fläche (der

motorisierte Verkehr, Radfahrer, Fußgänger) gruppiert. Entsprechend der Kombination

der einzelnen Grundparameter ergibt sich eine Beleuchtungssituation, die mit einer

Buchstaben-/Zahlenkennung versehen ist z.B. A1, A2, D3, E1 (siehe Abbildung 2-1). In

Abbildung 2-1 ist als Beispiel die Beleuchtungssituation B2 einer Hauptverkehrsstraße

innerhalb einer Ortschaft markiert. In dem Beispiel sind keine Verkehrsteilnehmer

ausgeschlossen, Radfahrer sind üblich und Passanten überqueren die Straße [37].

Abb. 2-1: Beleuchtungssituationen A1 bis E2 nach DIN 13201-1 mit Beispiel [37]

http://www.strassenlicht.de/index.php?view=article&catid=35%3Anormen-din-en-a-co&id=90%3Adin-en-13201-teil1&option=com_content&Itemid=53


Die für eine Beleuchtungssituation (A1, D3 usw.) vorkommenden Parameter werden in

weiteren Tabellen (Basistabelle und Zusatztabelle) zusammengefasst. Hier kann nun die

entsprechende Beleuchtungsklasse, nach der der betrachtete Verkehrsraum beleuchtet

werden soll und di e Höhe der Anforderung entnommen werden. Diese Tabellen

ermöglichen die Beschreibung aller in Europa typischerweise vorkommenden

Beleuchtungssituationen. Hierzu gehören Kreisverkehre, Radwege, Fußwege,

Bahnübergänge, Parkplätze und a lle üblichen Verkehrsstraßen. Als Beispiel zeigt die

Abbildung 2-2 die Basistabelle und A bbildung 2-3 die Zusatztabelle für die

Beleuchtungssituation B2. Im Beispiel der Abbildung 2-2 ergibt sich zweimal die

Beleuchtungsklasse ME4b und einmal ME3c. Die Zusatztabelle zeigt für das Beispiel

einen Sprungpfeil nach rechts an (siehe Abbildung 2-3). Somit ist von den drei Klassen

der Basistabelle die zugehörige rechte Beleuchtungsklasse ME3c auszuwählen [37].

Abb. 2-2: Basistabelle der Beleuchtungssituation B2 [37]

Abb. 2-3: Zusatztabelle der Beleuchtungssituation B2 [37]


Aus der in der Abbildung 2-4 dargestellten Tabelle sind jetzt für die jeweilige

Beleuchtungsklasse die entsprechenden Anlagenwerte zu entnehmen. Für das

vorgenannte Beispiel der Beleuchtungsklasse ME3c wären dies:

- Mittlere Leuchtdichte (Wartungswert) = 1,0 cd/m2

- Gesamtgleichmäßigkeit U0 = 0,4

- Längsgleichmäßigkeit Ui = 0,5

- Umgebungsbeleuchtungsstärkeverhältnis SR = 0,5

Abb. 2-4: Lichttechnische Anlagenwerte für Verkehrsstraßen [37]

Teil 2: Gütemerkmale (April 2004)

Im Teil 2 werden die unterschiedlichen Beleuchtungsklassen durch fotometrische

Anforderungen, die von den visuellen Bedürfnissen der Straßennutzer in verschiedenen

Verkehrsflächen und ihrer Umgebung abhängen, definiert. Dies sind Gütemerkmale wie

z.B. Fahrbahnleuchtdichte, horizontale Beleuchtungsstärke, Gleichmäßigkeiten,

vertikale, halbzylindrische und halbsphärische Beleuchtungsstärke, Lichtstärke-

Intensitätsklassen, Umgebungsbeleuchtungsstärkeverhältnis [3].

Auf Wunsch eines skandinavischen Landes wurde auch eine Beleuchtungsklasse

„Fahrbahnleuchtdichte bei nasser Fahrbahn“ eingeführt. Gegenüber der alten Norm DIN

5044 wurde auch das Maß der physiologischen Blendung mit dem Wert der

Schwellenwerterhöhung TI beschrieben und kann somit bewertet werden. Mit der neuen

Norm ist es jetzt möglich, neben der früher alleinig betrachteten horizontalen

Beleuchtungsstärke auch die halbzylindrische und/oder die vertikale Beleuchtungsstärke

zu betrachten. Sie ist für Bereiche wichtig, bei denen eine Gesichtserkennung für eine

gegenseitige Kommunikation notwendig ist [3]. Dazu zählen Haltestellen und



Unterführungen genauso wie Wohnstraßen und Parkplätze. Zu beachten ist, dass alle

angegebenen Werte für Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte Wartungswerte sind. Die

DIN 5044 na nnte dagegen Nennwerte. Somit wird schon bei der Anlagenplanung die

Abnahme des Lichtstroms der Lampen und die Verschmutzung der Leuchten während

der Betriebszeit berücksichtigt [37].

Teil 3: Berechnung der Gütemerkmale (April 2004)

Im Teil 3 w erden die Methoden zur Berechnung der in Teil 2 ve rwendeten

lichttechnischen Gütemerkmale beschrieben. Sie legt Vereinbarungen und

mathematische Verfahren fest, die bei der Berechnung der lichttechnischen

Straßenbeleuchtungsanlagen zu verwenden sind [27].

Teil 4: Messung der Gütemerkmale (April 2004)

Im Teil 4 sind Vereinbarungen und V erfahren für lichttechnische Messungen an

Straßenbeleuchtungsanlagen aufgeführt. Außerdem werden Empfehlungen bei der

Anwendung und Auswahl von Leuchtdichte- und Beleuchtungsstärkemessgeräten

gegeben. Des Weiteren liegt ein Muster eines Prüfbericht-Formulars bei [27].

DIN 67523: Beleuchtung von Fußgängerüberwegen

Diese Norm gilt für Fußgängerüberwege, die mit einer Zusatzbeleuchtung auszustatten

sind. Hier werden die lichttechnischen Anforderungen und G ütemerkmale an einen

Fußgängerüberweg festgelegt. Sie steht in Zusammenhang mit d er Richtlinie für die

Anlage und Ausstattung von Fußgängerüberwegen (R-FGÜ2001).

R-FÜG-2001: Richtlinie für die Anlage und Ausstattung von Fußgängerüberwegen

Diese Richtlinie ist eine Ergänzung zur Verwaltungsvorschrift des §26 de r

Straßenverkehrsordnung StVO.

DIN 67524: Beleuchtung von Straßentunnel und Unterführungen

Diese Norm legt die lichttechnischen Anforderungen und Gütemerkmale von Tunnels

und Unterführungen mit Kraftfahrzeugverkehr fest und gibt Hinweise zur Umsetzung.

Sie ist in folgende Teile gegliedert:




Teil 1: Allgemeine Gütemerkmale und Richtwerte (Juli 2008)

Teil 2: Berechnung und Messung (Juni 2011)

DIN 67528: Beleuchtung von Parkplätzen und Parkbauten

Diese Norm legt die lichttechnischen Anforderungen und G ütemerkmale von

Parkplätzen und Parkbauten, insbesondere für deren Flächen für den ruhenden Verkehr,

einschließlich deren Ein- und Ausfahrten fest und gibt Hinweise zur Umsetzung.

Richtlinie 2005/32/EG: Europäische Ökodesign-Richtlinie

Im April 2009 i st die europäische Ökodesign-Verordnung Nr. 245/2009 zur

Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG in Kraft getreten. In dieser Verordnung sind

die Energieeffizienz-Anforderungen an Lampen, Vorschaltgeräte und Leuchten für den

Einsatz im Dienstleistungssektor (Büro-, Industrie und Straßenbeleuchtung) festgelegt.

Hiernach sollen durch die Maßnahmen bis zum Jahr 2020 Energieeinsparungen in Höhe

von ca. 38 T Wh (entspricht ca. 11 M io. Haushalte) und e ine Einsparung von C O2-

Emissionen von j ährlich 15 M io. t erreicht werden [11]. Ineffiziente Leuchten und

Lampen werden schrittweise vom Markt genommen. Mittels drei Umsetzungsstufen

(2010 – 2012 – 2017) können die Hersteller ihre Produktion nach und nach auf

effiziente Produkte umstellen. Die Konsumenten können ebenfalls ihren Bedarf steuern

und rechtzeitig entsprechende Maßnahmen veranlassen. Im Hinblick auf die

Straßenbeleuchtung ist anzumerken, dass Straßenleuchten mit dem in Deutschland am

häufigsten eingesetzten Leuchtmittel die Hochdruck-Quecksilberdampflampe zeitnah

seitens der Kommunen umgerüstet werden müssen. Dies ist nur mit enormem

finanziellem Aufwand zu bewerkstelligen. Eine unmittelbare Verpflichtung zur

Anpassung an die neuen EU-Normen besteht für die Städte und Gemeinden nicht.

Abbildung 2-5 stellt den Zeitplan für den Auslauf ineffizienter Lampen und

Leuchtsysteme dar. Ab dem Jahr 2015 i st dann das in Verkehr bringen dieser

Leuchtmittel unzulässig. Kommunale Restbestände dürfen – ungeachtet der

angegebenen Fristen – aufgebraucht werden [48].


Abb. 2-5: Zeitplan für den Auslauf ineffizienter Lampen und Leuchtsysteme [48]

Zu den oben genannten rein technischen Vorschriften zur Straßenbeleuchtung, DIN-

Normen und Richtlinien kommen noch die allgemein gültigen Rahmenbedingungen aus

dem Europarecht, Haushaltsrecht, Vergaberecht, Kommunalabgaberecht, Energierecht,

Umweltrecht, Verkehrssicherungspflichten, Eisenbahnkreuzungsgesetz, Landesstraßen-

gesetz, Straßenverkehrsordnung und Vertrags- bzw. Zivilrecht hinzu [12].


2.4. Komponenten der Straßenbeleuchtung

Die Komponenten bzw. Betriebsmittel der Straßenbeleuchtung müssen einen hohen und

gleichmäßigen Qualitätsstandard erfüllen, weil Sie ganzjährig der Witterung ausgesetzt

sind, sowie störungs-und wartungsarm sein müssen. Des Weiteren ist es erforderlich,

dass bei Betriebsmitteln die Montage, Wartung und B edienung, auch nach längeren

Betriebszeiten, problemlos möglich ist. Dies ist umso wichtiger, da Arbeiten meistens

unter widrigen Umständen zu erfolgen haben, wie z.B. unter fließendem

Straßenverkehr, in große Höhen, bei ungünstigen Witterungsverhältnissen, an

spannungsführenden Teilen etc.. Erst wenn die vor genannten Kriterien eingehalten

werden, ist ein möglichst störungsfreier und kostengünstiger Betrieb möglich [23].

Da sämtliche Betriebsmittel weitestgehend öffentlich zugänglich sind und die

Kommune verkehrssicherungspflichtig ist, ist eine sorgfältige und r egelmäßige

Inspektion und W artung erforderlich. Ab einer gewissen Größenordnung der

Beleuchtungsanlage ist die Einrichtung einer EDV-Datenbank sinnvoll, in der sämtliche

Anlagenbestandteile eingetragen werden sollten. Bei kleineren Anlagen kann eine

„selbstgebaute“ auf MS ACCESS oder MS EXCEL basierende Datenverwaltung

ausreichend sein. Bei größeren Anlagen ist die Anschaffung einer Fachanwendung

sinnvoll, die auch weitere Funktionen wie z.B. die Störungsverwaltung,

Instandhaltungsplanung, die Energieabrechnung etc. beinhaltet.

Für die Erneuerungsplanung kann mit folgenden Lebensdauern bei Betriebsmitteln

gerechnet werden [23]:

- Leuchten 25 – 30 Jahre

- Masten 50 – 60 Jahre

- Kabel und Leitungen 40 – 50 Jahre

- Schaltschränke 25 – 30 Jahre

- Lampen 3 – 4 Jahre (bei 4.000 Stunden Jahresbrenndauer)


Leuchtmittel

Das Leuchtmittel ist die Lampe in der Leuchte, umgangssprachlich auch „Glühbirne“

genannt. Für jede Beleuchtungsaufgabe stehen heute energieeffiziente und langlebige

Lampen zur Auswahl. Die verschiedenen Leuchtmittel unterscheiden sich durch die Art

der Lichterzeugung, ihre lichttechnischen Eigenschaften, ihre Leistungsaufnahme und

ihre geometrische Bauform [23].

Der Prototyp aller elektrischen Lichtquellen, die Edison-Glühlampe, hat entscheidende

Nachteile: Sie erzeugt mehr Wärme als Licht, und sie hat mit m aximal 1.000

Betriebsstunden eine nur kurze Lebensdauer [23]. Aus vor genannten Gründen wird die

klassische Glühlampe in der Straßenbeleuchtung heute nicht mehr eingesetzt. Längst

gibt es neue Leuchtmittel, die viel energieeffizienter arbeiten und länger halten.

Aufgrund der hohen Lichtausbeute kommen heute in der Straßenbeleuchtung fast

ausschließlich Entladungslampen zum Einsatz. In neuester Zeit werden fast von allen

namhaften Leuchtenherstellern auch Leuchten mit dem Leuchtmittel LED angeboten.

Allerdings werden sie noch überwiegend in Pilotanlagen eingesetzt, da noch keine

Erfahrungswerte vorliegen und di e Anschaffung zu teuer ist. Im Hinblick auf die

Effizienz und de r Qualität der Beleuchtung kann sie aber bereits heute mit den

effektivsten konventionellen Leuchtmitteln mithalten, hat aber noch erhebliches

Potenzial nach oben und w ird in den nächsten Jahren voraussichtlich die

konventionellen Leuchtmittel nach und nach ablösen.

Bei der Planung einer Beleuchtungsanlage ist erst die Lampe, weil sie das Licht erzeugt,

zu wählen, dann die Leuchte. Lampen tragen wesentlich zur Beleuchtungsqualität bei.

Der Anwendungszweck entscheidet welches Leuchtmittel geeignet ist. Das Leuchtmittel

wird nach Klärung folgender Fragen ausgewählt [29]:

1. Art der Beleuchtung (wirtschaftlich oder dekorativ)

2. Lichtausbeute

3. Lebensdauer

4. Lampentyp

Abbildung 2-6 zeigt eine Zusammenstellung der gängigsten Leuchtmittel für den

Einsatz in der Straßenbeleuchtung.

http://www.licht.de/de/licht-know-how/beleuchtungsqualitaet/


Abb. 2-6: Einsatzgebiete und Verteilung nach Lampentypen [12]

Leuchten

Die Leuchte besteht aus dem Leuchtenkörper, den Vorschalt-/ Zünd- und Zusatzgeräten,

der Optik zur Lichtlenkung und dem Leuchtmittel inkl. der Fassung. Aufgrund der im

Verhältnis zum Leuchtmittel (3 – 4 Jahre) langen Lebensdauer (25 – 30 Jahre) sollte die

Auswahl der Leuchte sehr sorgfältig erfolgen [12]. Um die Instandhaltungskosten

gering zu halten, sollte auch die Typenvielfalt begrenzt werden. Die Leuchte hat

folgende Anforderungen zu erfüllen[23]:

1. Lichttechnische Anforderungen wie optimale Lenkung des Lichtstroms, Vermeidung

einer unzulässigen Blendung und unerwünschter Lichtimmission. Maßgeblich für v.g.

Anforderungen ist die Spiegeltechnik der Leuchte.

2. Bautechnische Anforderungen wie Schutz vor Umwelteinflüssen und mechanischer

Beanspruchung, Wartungsfreundlichkeit, Langlebigkeit.

3. Elektrotechnische Anforderungen wie Einhaltung der VDE gemäß Gerätesicherheits-

gesetz. Das VDE-Prüfzeichen gibt die Gewähr, dass das Produkt nach den gültigen

VDE-Vorschriften hergestellt worden ist.

4. Form und Aussehen, wobei hier zwischen technischen Leuchten, die vorwiegend

Straßen und Wege ausleuchten sollen und dekorativen, gestalterischen Leuchten, die

hauptsächlich in Fußgängerzonen und Wohnquartieren eingesetzt werden,

unterschieden wird.


Bei der Beleuchtungsplanung erfolgt die Auswahl der Leuchte zusammenfassend nach

folgenden Kriterien: hoher Leuchtenwirkungsgrad, zulässige Blendungsbegrenzung,

Lampenbestückung, Design, optimale Lichtverteilungskurve, Begrenzung der

Lichtimmission und der Wartungsfreundlichkeit [23].

Folgende Abbildung 2-7 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einer technischen Leuchte.

Abb. 2-7: Aufbau und Bauformen technischer Straßenleuchten [49]

Gehäuse: 1. Verschluss - 2. Dichtung - 3. Mastansatz mit N eigemöglichkeit - 4.

Fassungsträger

Lichttechnik: 5. Lichttechnische Einstellung - 6. 3D-Spiegel - 7. Abschlusswanne

Elektrische Bauteile: 8. Vorschaltgerät (hier elektromagnetisch) - 9. Zündgerät - 10.

Kondensator - 11. Netztrenner

Weitere Bauformen: 12. Langfeldleuchte mit 2 D-Spiegel - 13. Prismenoptik einer

Kofferleuchte - 14. Sekundärsystem - 15. Zylinderaufsatzleuchte mit

rotationssymmetrischer Entblendung - 16. LED-Leuchte mit Linsenoptik


Abbildung 2-8 zeigt, welche Stückzahlen der einzelnen Leuchtentypen in Deutschland

verbaut sind.

Abb. 2-8: Verteilung nach Leuchtentypen [12]

Leuchtenträger

Leuchten können auf verschiedenste Weise je nach Bedarf befestigt werden. Zu den

Leuchtenträgern gehören die am weitesten verbreiteten Lichtmaste, Ausleger,

Wandarme und A bspannseile. Allen gemeinsam ist, dass sie inkl. ihrer Gründung die

gesamte Lebensdauer allen statischen und dynamischen Belastungen standhalten

müssen. Für Lichtmaste gilt die Norm DIN EN 40, i n der die grundlegenden

Anforderungen aufgeführt sind. Für die Auslegung sind die Windlast, Eigenlast,

Leuchten, Zusatzlast (z.B. Schilder, Abspannungen) und der Straßenverkehr bedeutend.

Es gibt Lichtmasten in unterschiedlichen Formen und A bmessungen. Hierbei

unterscheidet man [23]:

- Gerade Maste und Auslegermaste

- Zylindrische, konische, abgesetzte Maste

- Runde, quadratische, mehreckige Maste

- Gittermaste und Sonderformen

hillers

Stempel



- Maste aus verzinktem Stahl, Stahlguss, Edelstahl, Aluminium, Aluminiumguss,

Holz, Stahlbeton, Kunststoff (GFK).

Zum Schutz vor Korrosion im Erdübergangsbereich haben sich aufgeschweißte

Stahlmanschetten, Kunststoffmanschetten und Beschichtungen auf Epoxydharz

bewährt. Zum Schutz der Zinkschicht im Luftbereich sollten verzinkte Maste möglichst

gestrichen werden [23].

Sämtliche Leuchtenträger sind dauerhaft standsicher zu gründen. Die Gründung ist

abhängig von der Mastlänge, Leuchten, Windkraft, Zusatzlasten und der Tragfähigkeit

des Baugrundes. Hierbei gelten die Normen DIN VDE 0211 und DIN 1045.

Sollen Leuchten aus lichttechnischen Gründen (Abschattung durch Bäume etc.) mittig

über der Fahrbahn angebracht werden, können die Leuchten an abgespannten Seilen

angebracht werden. Als Befestigungspunkte können Abspannmaste und ggf.

umliegende Gebäude dienen. Je nach den örtlichen Bedingungen kommen

unterschiedliche Systeme zum Einsatz (Queraufhängung, Mehrfachaufhängung oder -

abspannung, Längskette) [23].

Kabel und Leitungen

Kabel dienen der Versorgung von B eleuchtungsanlagen und werden vorwiegend zur

Verlegung im Erdreich verwendet. Leitungen verlaufen im Mast bzw. oberirdisch und

dienen der Versorgung der Leuchten. Der Unterschied zwischen Kabel und Leitungen

liegt in der unterschiedlichen Nennspannung (Kabel 0,6/1kV – Leitungen 230/400V).

Zur Stromversorgung von B eleuchtungsanlagen werden grundsätzlich kunst-

stoffisolierte Kabeltypen mit oder ohne metallischen Mantel verwendet. Als Zuleitung

zur Leuchte im Mast kommen in der Regel Kunststoffmantelleitungen oder

silikonisolierte Leitungen (an Spannseilen) zum Einsatz. Je nach Zugänglichkeit (z.B.

Straßenquerungen) wird das Kabel in Leerrohren verlegt [23].

Schaltschränke

Schaltschränke dienen dem Anschluss der Straßenbeleuchtung an das örtliche

Versorgungsnetz. Hierbei handelt es sich somit um einen Hausanschluss gemäß

AVBEltV (Verordnung über Allgemeine Bedingungen für die Elektrizitätsversorgung

von Tarifkunden). Außerdem hat der Schaltschrank die Funktion als Verteilerstation.


Die Schaltschränke bestehen in der Regel aus Kunststoff, sind abschließbar und

enthalten meist folgende Komponenten:

- Zähleinrichtungen

- Schaltgeräte wie z.B. Schütze und Relais für das Ein- und Ausschalten

- Dämmerungsschalter, Zeitschaltuhren, Tonfrequenzrundsteuerempfänger, Funk-

empfänger

- Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)

- Sicherungen zum selektiven Schutz des Schrankes, der Kabel und S teuer-

einrichtungen

In Sonderfällen können Schaltstellen auch in Fassaden integriert oder in Gebäuden

untergebracht werden. In wenigen Kommunen sind die Beleuchtungsanlagen direkt an

das öffentliche Versorgungsnetz angeschlossen [23].

Ein- und Ausschalten

Die Steuerung der Straßenbeleuchtung erfolgt in Deutschland auf unterschiedliche

Weise. Kleinere Anlagen werden in Einzelfällen noch per Hand ein- und ausgeschaltet.

Das Schalten aufgrund subjektiven Empfindens bewirkt, dass die Beleuchtung entweder

zu früh oder zu spät geschaltet wird. Das subjektive Helligkeitsempfinden des

Menschen ist kein „gutes" Kriterium für wirtschaftliches und sicherheitsrelevantes

Schalten [4].

Das Ein- und Ausschalten bei mittleren und g rößeren Anlagen erfolgt üblicherweise

automatisch über eine Kombination von D ämmerungsschalter und Zeitschaltuhr. Die

Ein- und Ausschaltsignale werden zum größten Teil über die

Rundsteuerfrequenzanlagen der Energieversorger an die Schaltschränke gesendet. Das

Senden über das Mobilfunknetz bzw. Powerline steht noch in den Anfängen und wird

erst bei wenigen Kommunen eingesetzt [4].

Das Einschalten ist bei 35 lux und das Ausschalten bei 25 Lux üblich [23].


2.5. Systematische Zusammenstellung des IST-Zustandes

2.5.1. Anlagenbestand

Laut einer Erhebung des Deutschen Städte- und Gemeindebundes (DStGb) sind in den

ca. 14.000 Kommunen in Deutschland 9,125 Mio. Lichtpunkte installiert [33]. Dies

entspricht im Durchschnitt einer Beleuchtungsdichte von 111 Lichtpunkten je 1.000

Einwohner. Dabei schwankt der Wert je nach Größe einer Kommune zwischen 80 und

160 Lichtpunkten. Mit steigender Einwohnerzahl nimmt die Beleuchtungsdichte

tendenziell ab (siehe Abbildung 2-9) [12].

Mit den ermittelten Zahlen lässt sich für jede Einzelkommune die Beleuchtungsdichte

überprüfen und ka nn Anhaltspunkte für eine Unterversorgung bzw. auf eine

Überversorgung liefern. Hierbei spielen natürlich auch Faktoren wie die Siedlungs- und

Bebauungsdichte, Flächenstruktur (Wald, Gewerbe, Wohnungen), Straßenkategorien

(Bundes-, Landes- und Gemeindestraßen) und der Bestand an Anstrahlungen (z.B.

historische und öffentliche Gebäude) eine nicht unerhebliche Rolle [33].

Abb. 2-9: Verteilung von Lichtpunkten in der Bundesrepublik Deutschland [12]

Die Straßenbeleuchtungsanlagen einer Kommune können bis zu 36% des

Eigenstromverbrauchs verursachen [33]. Der Anteil an den kommunalen Energiekosten

ist entsprechend hoch. Der hohe Energiebedarf der Straßenbeleuchtung wird u.a. durch

die veralteten Beleuchtungsanlagen verursacht. Laut Zentralverband Elektrotechnik und

Elektroindustrie (ZVEI) sind noch ca. 33% der Straßenleuchten mit

Beleuchtungstechnik aus den 60-er Jahren ausgerüstet. Bundesweit ist ein erheblicher

Investitionsstau zu verzeichnen: Leuchten, Tragsysteme, Kabel und S chaltschränke

werden weit über ihre betriebsübliche Nutzungsdauer hinweg genutzt. Nach ZVEI

werden jährlich lediglich 3% der Leuchten erneuert [53]. Hierdurch entstehen den


Kommunen erhebliche Mehraufwendungen in den Bereichen Energie, Betrieb und

Instandhaltung.

Abbildung 2-10 zeigt eindrucksvoll die vorhandene Altersstruktur der

Straßenbeleuchtung in den Kommunen. Der größte Teil der Beleuchtungsanlagen

stammt aus den Jahren 1972 bis 1983. Die einzelnen Komponenten erreichen heute ihre

betriebsübliche Nutzungsdauer oder haben diese bereits zum Teil deutlich überschritten.

Diese Anlagen müssen in den nächsten Jahren dringend ersetzt werden. Da es in den

meisten Kommunen keinen kontinuierlichen Austausch gab, stehen die Städte und

Gemeinden vor einem erheblichen Investitionsstau [39].

Abb. 2-10: "Die Welle" - Errichtungszeiträume von Masten und Leuchten [39]

Da diese notwendigen Investitionen auch gleichzeitig ein hohes Einsparpotenzial

generieren würden, die Kommunen aber kaum finanziellen Spielraum haben, müssen

sich die Verantwortlichen auch über neue Wege der Finanzierung z.B. mit privater

Beteiligung Gedanken machen. Neben den bisher bekannten Energieeinsparcontracting-

Modellen, bei denen die privat vorfinanzierten Maßnahmen über die Energieeinsparung

zurückgezahlt werden, gibt es auch die Möglichkeit eines vollumfängliches ÖPP-

Modells (Öffentlich-Private Partnerschaften), die neben der Durchführung von

Maßnahmen auch die Energielieferung und Betrieb der Anlagen enthalten können [15].

Da im Beleuchtungsbestand immer noch rund 34% der Leuchten mit den aufgrund der

Ökodesign-Richtlinie ab 2015 ni cht mehr lieferbaren Quecksilberdampf-

Hochdrucklampen bestückt sind, verschärft sich die Notwendigkeit der erforderlichen

Investitionen aus rechtlicher Sicht noch einmal [12].


2.5.2. Energieverbrauch und Betriebskosten

Die Kosten für die öffentliche Straßenbeleuchtung setzten sich aus den Energiekosten,

den Kosten für Instandhaltung und de n Investitionskosten zusammen. Dabei ist der

Aufwand für die Energie mit rd. 65% mit Abstand am höchsten. Der Anteil des

Energiebedarfs der Straßenbeleuchtung beträgt ca. 36% des gesamten kommunalen

Stromverbrauches (siehe Abbildung 2-11). Der Gesamtverbrauch in Deutschland liegt

bei ca. 4 Mrd. kWh/a und entspricht dem Stromverbrauch von 1,2 Mio. Haushalten und

einer Umweltbelastung von ca. 2 Mio. t CO2 [12].

Abb. 2-11: Anteil der Straßenbeleuchtung am kommunalen Stromverbrauch [33]

Nach dem DStGb betragen die Gesamtkosten für die Straßenbeleuchtung in

Deutschland ca. 840 Mio. EUR pro Jahr. Bei 9.125 Mio. Lichtpunkten ergeben sich

somit Gesamtkosten von 92 E UR pro Lichtpunkt und J ahr. Dies entspricht auf

Einwohner bezogen 10 EUR je Einwohner und J ahr. Diese Werte können von

Kommune zu Kommune, aufgrund des variablen Energiemarktes und v erschiedenen

Betriebskonzepten, z.T. erheblich abweichen [12].

2.5.3. Einsparpotenziale

Das mögliche Einsparpotenzial durch moderne Straßenbeleuchtung in Deutschland

beziffert der ZVEI auf ca. 2,7 M rd. kWh jährlich. Dies entspricht einer jährlichen

Einsparung von ca. 1,6 Mio. Tonnen CO2-Ausstoss und c a. 390 Mio. Euro

Energiekosten [47].


Neben der nachhaltigen Entlastung der öffentlichen Haushalte trägt die Optimierung der

Straßenbeleuchtung auch zur Erhöhung der Sicherheit für den Menschen, der

Verbesserung der Beleuchtung und des Klimaschutzes bei. Des Weiteren werden auch

positive Impulse für die Industrie, dem Handel und dem Handwerk gegeben.

Zu den Einsparungen bei den Energiekosten kommen auch noch nicht unerhebliche

Einsparungen bei den Betriebskosten durch den Einsatz von langlebigen und möglichst

wartungsfreien Produkten hinzu.

Erarbeitung von Maßnahmen zur energetischen Optimierung 26

3. Erarbeitung von Maßnahmen zur energetischen

Optimierung 3.1. Einsparmöglichkeiten bei konventioneller Lampentechnik

Hierunter sind Einsparmaßnahmen ohne Technologiewechsel (LED-Technik, Steuerung

etc.) gemeint. Diese Maßnahmen sind im Allgemeinen langjährig erprobt und i m

Verhältnis eines kompletten Technologiewechsels deutlich günstiger. Die Art der

Maßnahme hängt stark vom Alter der Leuchte, dem eingesetzten Lampentyp und den

verfügbaren Haushaltsmitteln der Kommune ab. Dies geht von de r Veränderung von

Betriebsparametern (Schaltzeiten) über den Austausch von Komponenten einer Leuchte

bis zum Austausch einer kompletten Leuchte. In der Regel amortisieren sich diese

Maßnahmen innerhalb kürzester Zeit und e rfordern keine großen Anpassungen an die

Infrastruktur (Leitungsverlegung bzw. Veränderung der Lichtpunktabstände etc.).

3.1.1. Verminderung des Beleuchtungsniveaus

In vielen Kommunen stammt ein Großteil der Beleuchtungsanlagen noch aus den 70er

Jahren, in denen Überlegungen zur Energieeffizienz keine bzw. eine nur sehr geringe

Rolle spielten. Teilweise wurden diese Anlagen gegenüber den technischen Regeln

deutlich überdimensioniert. Kreuzungen und Plätze sind hiervon insbesondere

betroffen. Einen ersten Anhaltspunkt kann ein Vergleich der vorhandenen

Beleuchtungsdichte (Leuchten/Einwohner) mit den Richtwerten aus der Tabelle DStGb

Kapitel 2.5.1. Abbildung 2-9 geben [12]. Liegen die Vergleichszahlen deutlich über den

Richtwerten, sollte das vorhandene Beleuchtungsniveau überprüft werden. Oftmals

reichen geringere Wattagen zum Erreichen der geforderten DIN-Werte aus. Bei

doppelseitig aufgestellten Leuchten reicht eventuell auch eine einseitige Beleuchtung

mit einem stärkeren Leuchtmittel bei entsprechenden Lichtpunktabständen aus. Ein

Unterschreiten der DIN-Werte ist aufgrund der Verkehrssicherungspflicht zu

vermeiden. Ein weiteres Einsparpotenzial wäre die Beschränkung der

Straßenbeleuchtung auf die geschlossene Ortslage und S traßen mit Wohnbebauung

[35]. Der Aufwand für diese Maßnahmen ist stark von der vorhandenen

Anlagenstruktur und der geplanten Maßnahme (Rückbau, Leuchtmitteltausch etc.)

abhängig und kann erst nach Begutachtung der Altanlage beziffert werden.


3.1.2. Verminderung der Betriebsstunden

Einen erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch haben die Betriebsstunden der

Lampen, denn die Jahresbetriebsstunden multipliziert mit dem Anschlusswert ergibt den

Jahresverbrauch der Leuchte. Im Allgemeinen sind die Betriebsstunden durch die

Helligkeitswerte vorgegeben. Jedoch können durch ein späteres Einschalten und/oder

ein früheres Abschalten die Betriebsstunden begrenzt reduziert werden. Hier müssen

allerdings die Risiken schlechter Sichtverhältnisse in der Dämmerung und die

Einbrennzeiten der Lampen beachtet werden. Z.B. werden durch das Verschieben der

Ein- und Ausschaltzeiten um jeweils 10 Minuten die Jahresbetriebsstunden um ca. 121

Stunden reduziert. Dies ergibt bei einer Leuchte mit 100 W eine jährliche

Energieeinsparung von ca. 12,1 kWh [35]. Der Aufwand ist relativ gering. In der Regel

müssen nur die Zeiten der Zeitschaltuhren neu eingestellt werden. Hierbei fallen

größtenteils nur Stundenlohnarbeiten an.

3.1.3. Nachtabschaltung

Die Nachtabschaltung ist nur bei zweilampigen Leuchten eine Option, indem von den

zwei Lampen in verkehrsarmen Zeiten (i.d.R. von 22: 00–05:00Uhr) eine Lampe

abgeschaltet wird. Das Abschalten jeder zweiten Leuchte ist aufgrund der dann

entstehenden Dunkelzonen zu vermeiden. Das menschliche Auge (adaptiert auf die

helleren Zonen) kann in den Dunkelzonen kaum etwas wahrnehmen. Auf der Fahrbahn

liegende Hindernisse können nicht rechtzeitig bemerkt werden [35]. Ist eine

entsprechende Infrastruktur vorhanden (Anschluss der beiden Lampen an verschiedenen

Phasen), fallen für die Einstellung der Zeitschaltuhr nur Stundenlohnarbeiten an.

Das hauptsächlich in kleineren Kommunen aus Kostengründen übliche Abschalten der

gesamten Straßenbeleuchtung in den verkehrsarmen Zeiten muss in diesem

Zusammenhang auf Grund der Verkehrssicherheit und der Kriminalität als bedenklich

angesehen werden [35]. Außerdem haben Erfahrungen gezeigt, dass das Abschalten von

kompletten Straßenzügen starke Bürgerproteste nach sich ziehen kann. Vor Umsetzung

dieser Maßnahme sollten Vor- und Nachteile gründlich abgewogen werden. Bei dieser

relativ einfachen aber nicht zu empfehlenden Maßnahme fallen für das Einstellen der

Zeitschaltuhren nur Stundenlohnarbeiten an.


3.1.4. Nachtabschaltung über Leistungsreduzierung

Eine gute Alternative zur Abschaltung jeder zweiten Leuchte in den verkehrsarmen

Zeiten ist die Leistungsreduzierung bei modernen Hochdruck-Natriumdampflampen.

Die Beleuchtungsstärke ist dann zwar nur noch halb so hoch, aber die für die

Verkehrssicherheit bedeutendere Gleichmäßigkeit bleibt weitestgehend erhalten und

gefährliche Dunkelzonen werden vermieden. Die Leistungsreduktion beträgt hierbei ca.

40% [35]. Verschiedene Hersteller bieten entsprechende Leuchten mit Reduzierbaustein

und separate Reduzierbausteine zur Nachrüstung an. Bestehende Leuchten mit

Hochdruck-Natriumdampflampen können somit kostengünstig umgerüstet werden. Bei

älteren Leuchten sollte ein Komplettaustausch der Leuchte erfolgen. Um die

Lampenlebensdauer nicht zu reduzieren, müssen die Vorgaben der Lampenhersteller

berücksichtigt werden. Die Ansteuerung der Vorschaltgeräte mit Anzapfung erfolgt

über zeitgesteuerte Leistungsumschalter mit konstanter Zeitvorgabe. Für

Beleuchtungssysteme mit Steuerphase entfällt des Zeitrelais, da der

Leistungsumschalter über die Steuerphase angesteuert wird. Abbildung 3-1 zeigt den

Aufbau der Schaltung mit dem Reduzierbaustein der Firma Vossloh-Schwabe. Das

Zeitrelais Z gibt zu einem vorher eingestellten Zeitpunkt dem Leistungsumschalter PU

120 K den Schaltbefehl zur Umschaltung auf den angezapften Ausgang des

Vorschaltgerätes [46].

Die Kosten für die Umrüstung auf Leistungsreduktion liegen im Schnitt bei ca. 120

EUR/Leuchte (netto) und beinhalten das Vorschaltgerät mit Anzapfung, den

Leistungsumschalter mit Z eitrelais und die Montage exkl. evtl. Steigerstunden bei

Großleuchten.

Abb. 3-1: Leistungsreduzierung mit umschaltbaren Vorschaltgeräten [46]


3.1.5. Spannungs-/ Strom und Frequenzmodulation

Bei dieser Lösung regelt ein im Schaltschrank installiertes Regelgerät die Spannung,

den Strom oder die Frequenz für einen gesamten Versorgungsstrang. Dabei ist der

Rückgang des Lichtstroms in der Regel deutlich höher als der Rückgang der

Leistungsaufnahme der Leuchtmittel. Der Einsatz dieses Systems ist außerdem aus

folgenden Gründen nicht zu empfehlen [21]:

- Eine Modulation des Netzes ist in der Regel nicht zulässig.

- Die Lampenlebensdauerangaben und Herstellergarantien erlöschen

- Die Leitungsverluste steigen

- Eigenverbrauch und Wartungskosten der Regelgeräte

- Oberwellenanteil im Netz ist hoch

- Betriebsstörungen durch Unterspannung (Zündverhalten)

3.1.6. Einsatz energieeffizienter Betriebsgeräte

In Leuchten mit Kompaktleuchtstofflampen ist heutzutage der Einsatz von

elektronischen Vorschaltgeräten üblich. Gegenüber den konventionellen Geräten sparen

elektronische Geräte je nach Lampenleistung erheblich Energie ein, erhöhen die

Lebensdauer der Lampen und di e Lichtausbeute und bi eten die Möglichkeit des

Dimmens von s tabförmigen Leuchtstoffröhren. Der Mehrpreis bei Leuchten mit

elektronischen Vorschaltgeräten amortisiert sich im Allgemeinen nach 3-4 Jahren [35].

Für Hochdruck-Entladungslampen werden aufgrund der guten Leistungsmerkmale der

konventionellen und d er noch teuren elektronischen Geräte weiterhin konventionelle

Vorschaltgeräte eingesetzt. Für Halogen-Metalldampflampen hat sich der Einsatz von

elektronischen Betriebsgeräten ebenfalls durchgesetzt. Sie verringern außerdem den

alterungsbedingten Lichtstromrückgang [35].

3.1.7. Umrüstbaustein

Für neuere Leuchten mit Hochdruck-Quecksilberdampflampen bietet sich die

Umrüstung auf die deutlich effektivere Natriumdampf-Hochdrucklampe an. Die

Energieeinsparung beträgt bei gleicher Lichtleistung ca. 45%. Natriumdampf-

Hochdrucklampen benötigen bei der Umrüstung zusätzlich ein Zündgerät und eine

Anpassung der Impedanz des vorhandenen Vorschaltgerätes. Die alte Lampenfassung

kann in der Regel bestehen bleiben. Um die Kosten der Umrüstung möglichst niedrig zu

halten, werden Umrüstsätze (Überlagerungszündgeräte mit Zusatzimpedanz) von


verschiedenen Herstellern angeboten. Anstatt getrenntem Zündgerät und

Zusatzimpedanz braucht dann nur noch ein Zündgerät mit – auf Lampe bzw. Wattage

abgestimmter – integrierter Zusatzimpedanz eingebaut werden. Da das alte

Vorschaltgerät in der Leuchte verbleibt, verringert sich die Montagezeit und di e

Umrüstkosten auf ein Minimum. Die Gesamtinvestition amortisiert sich somit in kurzer

Zeit. Die Umrüstkosten liegen im Schnitt bei 120 EUR/Leuchte (netto) und beinhalten

den Umrüstsatz, die Montage und di e Kosten für das Leuchtmittel. Die Umrüstsätze

werden u.a. von der Firma Tridonic und HSW Stadtfeld Elektrotechnische Fabrik u.a.

auch mit Leistungsreduzierung angeboten.

3.1.8. Austausch der Leuchte

Bei dieser Maßnahme wird nur die Leuchte ausgetauscht. Die Verkabelung und der

Lichtmast inkl. Anschluss bleiben unverändert. Die Kosten für den Umbau einer

ineffizienten Leuchte betragen ca. 30% der Kosten, die für den Austausch einer

kompletten Leuchte mit effizienter Lichttechnik anfallen. Somit ist die Umrüstung nur

bei neueren Leuchten bis zu einem Alter von 10 - 15 Jahren zu empfehlen.

Energieeffiziente konventionelle Leuchten sollten mit elektronischen Vorschaltgeräten

mit Dimmfunktion (Kompaktleuchtstofflampe und Metallhalogendampflampen) oder

mit Vorschaltgeräten mit Leistungsreduktion (Natriumdampf-Hochdrucklampen)

ausgestattet sein, damit eine Absenkung in den verkehrsarmen Zeiten möglich ist.

Alternativ können auch LED-Leuchten zum Einsatz kommen, wenn die vorhandenen

Lichtpunkteabstände passen [35].

Die Kosten betragen je nach Leuchtentyp konventioneller Bestückung 250 – 400 EUR

pro Leuchte. Der Austausch mit LED-Leuchten kostet zur Zeit bei gleicher

Leuchtdichte und Effizienz ca. das Doppelte. Die Kosten beinhalten die Leuchte und die

Montage ohne evtl. erforderliche Steigerstunden bei Großleuchten.

3.1.9. Umbau bzw. Erneuerung der Beleuchtungsanlage

Hiermit sind Maßnahmen gemeint, bei denen die komplette alte Beleuchtungsanlage

neu geplant oder überplant wird. Dies beinhaltet neben neuen Leuchten auch die

Verlegung von Kabel und Leitungen inkl. der Erdarbeiten, neuen Masten und ggf. neue

Schaltschränke inkl. Steuerung. Erforderlich ist diese umfangreiche Maßnahme nur,

wenn die vorhandene Beleuchtungssituation den Anforderungen nicht genügt, die

Lichtpunktabstände nicht passen oder eine Grundsanierung der gesamten Straße ansteht.


Für den Einsatz der Leuchten gilt der vorige Absatz ebenso. Während beim Austausch

der Leuchten die vorhandenen Lichtpunktabstände die Auswahl der Leuchte

beeinflussen, können bei dieser Variante die Lichtpunktabstände der ausgewählten

Leuchte angepasst werden.

3.1.10. Sonstige Maßnahmen

Bei Neubau oder Komplettsanierungen von V erkehrsstraßen bietet sich auch die

Anwendung von Aufhellern (z.B. gebrannter Feuerstein) im Fahrbahnbelag an. Hier

kann eine bis zu 30% höhere Leuchtdichte bei gleicher Leistung erreicht werden [35].


3.2. LED-Beleuchtungstechnik

3.2.1. Grundlagen

Anders als im Innenbereich, wo LED-Leuchten im Vergleich zu den üblichen

Glühlampen und E nergiesparlampen die bessere Alternative sind, müssen LED-

Leuchten im Außenbereich mit den bereits sehr effizienten Natriumdampf-

Hochdrucklampen und Metallhalogendampf-Hochdrucklampen verglichen werden. In

diesem Fall ist der Unterschied in der Effizienz gering. Berücksichtigt man noch die

vergleichsweise teure Anschaffung, ist der heutige Einsatz von LED-Leuchten für die

Straßenbeleuchtung noch nicht wirtschaftlich. Die Lichtausbeute von Natriumdampf-

Hochdrucklampen beträgt 92 – 118 lm/W. Die LED erreicht heute ca. 100 lm/W [31].

Der Begriff LED steht für „Licht Emittierende Diode“ und wird umgangssprachlich

auch Leuchtdiode oder Lumineszenz-Diode genannt. Einfach ausgedrückt sind LED

oder Leuchtdioden elektronische Halbleiter-Bauelemente, die elektrischen Strom direkt

in Licht umwandeln. Im Vergleich hierzu erzeugen Glühlampen durch die starke

Aufheizung eines stromdurchflossenen Leiters, Gasentladungslampen aufgrund von

Gasentladung ihre elektromagnetische Strahlung = Licht [51].

Die LED ist eine Halbleiterdiode und besteht aus einer Anode und einer Katode, über

die der nötige Strom fließt, und erzeugt Licht einer bestimmten Wellenlänge, also einer

bestimmten Farbe. Die Halbleiterdiode wird in Durchlassrichtung betrieben und besteht

aus den gängigen Halbleitermaterialien Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs),

Galliumarsenidphosphid (GaAsP), Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP),

Galliumphosphid (GaP), Siliziumkarbid (SiC) oder Zinkselenid (ZnSe). Die Wahl des

Halbleitermaterials bzw. der Dotierung (gezielte Verunreinigung einer Kristallstruktur)

bestimmt die Farbe des Lichts. Die Funktionsweise ist umgekehrt der Wirkungsweise

eines Fotoelements. Während beim Fotoelement durch das einfallende Licht Strom

erzeugt wird, sendet die LED beim Anlegen einer Spannung Licht aus. Das

Halbleiterkristall besteht aus zwei unterschiedlichen Materialien, die durch eine

Sperrschicht (PN-Übergang) getrennt sind. Während das eine Material einen

Überschuss an positiven Ladungsträgern hat, hat das andere einen Überschuss an

negativen Ladungsträgern (freie Elektronen). Durch das Anlegen einer Spannung in

Durchlassrichtung wird die Sperrschicht mit freien Ladungsträgern überschwemmt.


Dabei kommt es zur Energiefreisetzung in Form von Licht, welches durch die

Kunststofflinse verteilt wird (siehe Abbildung 3-2) [51].

Abb. 3-2: Funktionsweise einer LED [26]

3.2.2. Konzepte

Zum einen gibt es verschiedenste Bauformen einer LED z.B. SMD-LED, Superflux-

LED, COB-LED, RGB-LED, High-Power-LED, Standard-LED, OLED.

Für die Straßenbeleuchtung ist das Prinzip der Lichtverteilung interessanter. Hier sind

zur Zeit 4 Systeme im Einsatz [51].

Multiple Layer:

Bei diesem System wird die gesamte Nutzfläche mit jeder einzelnen LED ausgeleuchtet.

Bei Ausfall einer LED vermindert sich durch Überlagerung des Lichts die

Beleuchtungsstärke nur anteilig. Die Gleichmäßigkeit bleibt bei Ausfall einzelner

Dioden erhalten. Der Wirkungsgrad der Leuchte ist niedriger [8].

Multiple Spot:

Jede einzelne LED der Leuchte ist mit Reflektoren ausgestattet und auf einen

bestimmten Bereich der Nutzfläche ausgerichtet. Der Wirkungsgrad der Leuchte ist

hierdurch höher. Nachteilig ist, dass die Gleichmäßigkeit bei Ausfall einzelner Dioden

beeinträchtigt wird und dunkle Zonen entstehen können [8].

Single Layer: Bei diesem System sind mehrere LEDs im Zentrum eines

Parabolreflektors angeordnet. Das Licht wird über eine Streulinse verteilt. Der

Wirkungsgrad wird durch den Reflektor verschlechtert. Die Gleichmäßigkeit bleibt bei

Ausfall einzelner Dioden erhalten [8].

Sekundärbeleuchtungstechnik: Hierbei wird das Licht über enggebündelte Optiken

im unteren Teil und schrägbreitstrahlender Sekundäroptik im oberen Teil der Leuchte

verteilt. Der Wirkungsgrad bei diesen Leuchten ist niedriger [8].


Des Weiteren gibt es verschiedene Systeme zur Aufnahme von LEDs oder LED-

Modulen. Leuchten mit f est integrierten LED´s, Leuchten mit austauschbaren LED-

Blöcken, LED-Elektroblöcke zum Austausch gegen alte Elektroblöcke bei vorhandenen

Leuchten, LED-Technik in Kombination mit Spiegelwerfersystemen und Leuchten mit

eigenständigen LED-Kassetten. Abbildung 3-3 zeigt eine LED-Leuchte mit f est

integrierten LED´s.

Abb. 3-3: LED-Leuchte mit fest integrierten LED´s, Quelle: www.indal.de

3.2.3. Thermomanagement

Da Effizienz und di e Lebensdauer einer LED stark von de r Temperatur abhängen, ist

das Thermomanagement der Leuchte bei der Auswahl zu beachten. 35% der

zugeführten Energie wird bei der LED in Licht umgewandelt. Der Rest ist Wärme. Wird

diese nicht richtig abgeführt, so sinken die Effizienz, die Lebensdauer und die Qualität

des Lichts [8].

3.2.4. Insektenfreundlichkeit der LED

LED-Leuchten sind als relativ insektenfreundlich zu betrachten, da sie nicht den

Spektralbereich, der Insekten besonders stark anlockt (UV unter 380nm Wellenlänge),

ausstrahlen. Dies belegt auch die Studie "Anlockwirkung moderner Leuchtmittel auf

nachtaktive Insekten" von der Tiroler Landesumweltanwaltschaft & Tiroler

Landesmuseen Betriebsgesellschaft m.b.H. in Tirol aus dem Dezember 2010. D abei

weisen Keramikbrennerlampen die höchste Anlockwirkung auf, gefolgt von den Metall-

hillers

Stempel



Halogendampflampen. Natriumdampfhochdrucklicht ist sehr gut, aber die LED hat mit

Abstand die geringste Anlockwirkung. Erstaunlich ist, dass bei dieser Studie die

warmweißen LED eine geringere Anlockwirkung aufwiesen als kaltweiße LED. Zudem

verursachen Leuchtdioden weniger Streulicht in die Umgebung und bleiben somit auch

für viele Insekten unsichtbar [25].

3.2.5. Beispiele und Erfahrungen

LED-Leuchten werden von vielen Herstellern für den Einsatz in der Straßenbeleuchtung

angeboten und m assiv beworben. Einsparungen von bis zu 80% sollen demnach bei

einer Umrüstung der alten Anlage auf LED möglich sein. Aufgrund der langen

Lebensdauer kann angeblich auch auf die Instandhaltung verzichtet werden. Um die

Versprechen der Hersteller zu überprüfen und weil noch keine Erfahrungswerte dieser

relativ neuen Technologie auf dem Gebiet der Straßenbeleuchtung vorliegen, setzen

Kommunen die LED-Technik zur Zeit überwiegend nur für Pilotprojekte ein. Ein

großflächiger Austausch findet bisher nur in Ausnahmefällen statt. Nachfolgend sind

Beispiele des Einsatzes von LED-Technik in der Straßenbeleuchtung verschiedener

Kommunen beschrieben.

Freie Hansestadt Bremen - Wohnstraße Contrescarpe

LED-Technik in der Straßenbeleuchtung wurde in Bremen bis April 2009 nur im

Einzelfall für Anstrahlungen kleinerer Objekte und die Hinterleuchtung von A rkaden

(Dom, Rathaus) eingesetzt. Um die Tauglichkeit von LED für die Ausleuchtung von

Straßen zu testen, errichtete die für den Betrieb der Straßenbeleuchtung in Bremen

zuständige Firma swb Beleuchtung GmbH im Auftrag des Amtes für Straßen und

Verkehr Bremen in einem Teilstück der Wohnstraße Contrescarpe eine 270m lange

Pilotstrecke (siehe Abbildung 3-4). Hierbei wurden 9 bereits dem heutigen Standard

entsprechende Kleinleuchten Hellux 307 bestückt mit einer Kompaktleuchtstofflampe

24W (Systemleistung 26W) durch LED Leuchten Indal Stela Square LED 14W

(Systemleistung 22W) ersetzt. Die Lichtpunkthöhe der Kleinleuchten beträgt 4 m.


Abb. 3-4: Auszug aus dem Beleuchtungsverwaltungsprogramm Contrescarpe

Im Gegensatz zu den Pilotprojekten anderer Städte wurde in Bremen eine bereits mit

energieeffizienten Leuchten bestückte Straße ausgewählt, um den direkten Vergleich

von zeitgemäßer konventioneller Technik mit LED-Technik zu ermöglichen. In diesem

Test sollten unter realen Bedingungen neben einem Vergleich der reinen Energie- und

Betriebskosten, Erkenntnisse in Bezug auf die Lichtfarbe, den Lichtkomfort, die

Umweltverträglichkeit, das Betriebsverhalten und die Störungsanfälligkeit gewonnen

werden.

Laut nachfolgender Energiebilanz der Alt- und Neuanlage (siehe Abbildung 3-5) ergibt

sich eine Reduzierung der Anschlussleistung von 36 W und e ine jährliche

Energieeinsparung von 144 kWh (entspricht ca. 89 kg Co2-Ersparnis).

Abb. 3-5: Energiebilanz Pilotprojekt Wohnstraße Contrescarpe

Die theoretische Berechnung und Messung des Alt- und Neubestandes ergab die in

Abbildung 3-6 aufgeführten Werte.

Jahresbrennstunden 4.100 h/a

Art der Leuchte Leuchtmittel Anschlussleistung Anzahl Gesamtleistung Energieverbrauch

Altanlage Techn. Leuchte Kompaktleuchtstofflampe 26 W 9 Stk. 234 W 959 kWh

Neuanlage Techn. Leuchte LED 22 W 9 Stk. 198 W 812 kWh

Ersparnis 4 W 36 W 147 kWh

LED - Pilotprojekt - Wohnstraße - Contrescarpe in Bremen


Abb. 3-6: Berechnungs- und Messwerte des Pilotprojektes Wohnstraße Contrescarpe

Die theoretisch ermittelten Werte ergaben für die LED-Leuchte eine Verbesserung der

mittleren und der maximalen Beleuchtungsstärke, während die minimale

Beleuchtungsstärke sich gering verringerte. Die vor Ort gemessenen Werte ergaben

dagegen eine Verbesserung aller Beleuchtungsstärkewerte. Die Gegenüberstellung der

Falschfarbendarstellung (siehe Abbildung 3-7) verdeutlicht die bessere Ausleuchtung

und Lichtverteilung der Verkehrsfläche und das geringere Streulicht nach hinten und

der damit geringeren Blendwirkung für die Anwohner.

Abb. 3-7: Gegenüberstellung Altanlage (links) und der Neuanlage mit LED (rechts)

Die Energieeinsparung der LED gegenüber der konventionellen Kompaktleucht-

stofflampe erscheint mit 1 5% eher gering. Allerdings erhöhte sich die mittlere

Beleuchtungsstärke um 70%. Mit einem integrierten Lichtmanagement für die LED-

Beleuchtung, mit dem die Beleuchtungsstärke den örtlichen Gegebenheiten angepasst

werden kann, lässt sich die Energieeinsparung nochmals deutlich erhöhen.

Nach 15 Monaten Betriebszeit können folgende Ergebnisse festgehalten werden.

- Nur geringe Energieeinsparung gegenüber konventioneller Technik

- Gleichmäßigeres Beleuchtungsniveau

- Steigerung der mittleren Beleuchtungsstärke

- Verbesserung der Farbwiedergabe

Leuchtmittel

Mittelwert Em Minimum Emin Maximum Emax Mittelwert Em Minimum Emin Maximum Emax

Altanlage Kompaktleuchtstofflampe 1,93 lux 0,44 lux 6,53 lux 1,95 lux 0,30 lux 9,95 lux

Neuanlage LED 3,35 lux 0,36 lux 12,00 lux 4,26 lux 0,40 lux 12,90 lux

Berechnung der Beleuchtungsstärke mit Dialux

LED - Pilotprojekt - Wohnstraße - Contrescarpe in BremenGemessene Beleuchtungsstärke


- Seitens der Bürger bisher nur positive Rückmeldungen

- Bisher ein Ausfall (Leuchtentausch)

- Höhere Blendwirkung für die Verkehrsteilnehmer aufgrund höherer Leucht-

dichten der Leuchten

- geringere Blendwirkung für die Anwohner durch gerichtetes Licht

- Deutlich höhere Investitionskosten gegenüber konventioneller Technik

Freie Hansestadt Bremen - Verkehrsstraße Theodor-Heuss-Allee

Im November 2010 w urde mit der Theodor-Heuss-Allee eine weitere Teststrecke mit

einer Länge von 650m in Betrieb genommen. Im Gegensatz zum ersten Pilotprojekt

handelt es sich hierbei um eine Verkehrsstraße mit einer Lichtpunkthöhe von 8,5 m

(siehe Abbildung 3-8).

Abb. 3-8: Auszug aus dem Beleuchtungsverwaltungsprogramm Theodor-Heuss-Allee

Hierbei wurden 23 Großleuchten Philips Koffer 150 bestückt mit einer Natriumdampf-

Hochdrucklampe 150 W (Systemleistung 170 W) durch LED-Leuchten Philips

SpeedStar80 (Systemleistung 96 W) ersetzt (siehe Abbildung 3-9).

hillers

Stempel



Abb. 3-9: LED-Leuchte Philips Speedstar 80 Quelle: www.philips.de

Im Gegensatz zu dem Pilotprojekt in der Wohnstraße Contrescarpe wurden hier alte,

nicht mehr zeitgemäße Leuchten ersetzt. Laut nachfolgender Energiebilanz der Alt- und

Neuanlage (siehe Abbildung 3-10) ergibt sich eine Reduzierung der Anschlussleistung

von 1.702 W und eine jährliche Energieeinsparung von 6.808kWh (entspricht ca. 3.500

kg Co2-Ersparnis). Alternativ ist in der letzten Zeile der Energiebilanz eine Umrüstung

auf konventionelle energiesparende Leuchten berechnet worden. Der Unterschied zu der

LED-Lösung beträgt bei der Anschlussleistung 460 W und beim Energieverbrauch

1.840 kWh pro Jahr zu Gunsten der LED-Lösung. Die Einsparung der LED-Lösung

beträgt gegenüber der konventionellen Lösung rund 17%.

Abb. 3-10: Energiebilanz Pilotprojekt Verkehrsstraße Theodor-Heuss-Allee

Zur bedarfsgerechten Steuerung ist in jeder Leuchte eine spezielle Elektronik eingebaut,

die eine individuelle Ansteuerung jedes einzelnen Lichtpunkts ermöglicht (siehe

Abbildung 3-11). Mittels eines LON-Knotens und einer dimmbaren Elektronik in der

Leuchte ist eine stufenlose Dimmung möglich. Im Feldversuch stellte sich heraus, dass

sich eine Absenkung der Beleuchtungsstärke um 10% nicht negativ auswirkte. Die

Grundeinstellung der Anlage in den verkehrsstarken Zeiten ist auf 90% entsprechend 87

W Systemleistung und die Einstellung für die verkehrsarme Zeit (22:00 - 06:00 Uhr) auf

50% entsprechend 47 W Systemleistung festgelegt worden. Der Einsatz der

Lichtregelung brachte somit eine weitere Energieeinsparung von 37% (siehe Abbildung

3-10).

Jahresbrennstunden 4.100 h/a, 8,5 m Lichtpunkthöhe, Straßenlänge 650 m

Art der Leuchte Leuchtmittel Anschlussleistung Anzahl Gesamtleistung Energieverbrauch

Altanlage Techn. Leuchte Natriumdampflampe 170 W 23 Stk. 3.910 W 16.031 kWh

Neuanlage Techn. Leuchte LED 96 W 23 Stk. 2.208 W 9.053 kWh

Ersparnis 74 W 1702 W 6.978 kWh

Neuanlage Techn. Leuchte LED mit Lichtregelung 87 W / 47W 23 Stk. 2.001 W / 1.081 W 5.616 kWh

Konventionelle Alternative Techn. Leuchte Natriumdampflampe 116 W 23 Stk. 2.668 W 10.939 kWh

LED - Pilotprojekt - Verkehrsstraße - Theodor-Heuss-Allee in Bremen


Abb. 3-11: Steuerung Pilotprojekt Verkehrsstraße Theodor-Heuss-Allee

Nach 6 Monaten Betriebszeit können folgende Ergebnisse festgehalten werden:

- Nur geringe Energieeinsparung gegenüber konventioneller, energiesparender

Technik

- Gleichmäßiges Beleuchtungsniveau

- Steigerung der mittleren Beleuchtungsstärke

- Deutliche Verbesserung der Farbwiedergabe

- Weniger Streulicht

- Bessere Regelbarkeit der Leuchten

- Gegenüber der LED-Lösung in der Contrescarpe geringere Blendwirkung für die

Verkehrsteilnehmer

- Deutlich höhere Kosten gegenüber konventioneller Technik

Freie Hansestadt Bremen - Geplante Pilotprojekte

Aufgrund der stetigen Weiterentwicklung und Verbesserung von LED-Lösungen und

der anstehenden Erneuerung eines bestimmten Leuchtentyps, sollen in drei Straßen

weitere LED-Kleinleuchten verschiedener Hersteller für den Einsatz in Wohnstraßen

getestet werden (siehe Abbildung 3-12).


Abb. 3-12: Visor-Auszug aus dem Beleuchtungsverwaltungsprogramm LuxData

Der alte Leuchtentyp ist überwiegend seit 40 Jahren im Netz und nicht mehr zeitgemäß.

Des Weiteren können für diesen Leuchtentyp keine Ersatzteile mehr beschafft werden.

Aufgrund der großen Stückzahl (3.600 Stück) soll vorher geprüft werden, ob eine LED-

Lösung für einen flächendeckenden Austausch geeignet ist. Hierbei sollen 17

Kleinleuchten (4m Lichtpunkthöhe) Estra Ansatz GR 125 N L bestückt mit e iner

Leuchtstofflampe 36W (Systemleistung 38W) durch LED Leuchten der Firmen Philips,

Hella und W E-EF ersetzt werden (siehe Abbildung 3-13). Die lichttechnische

Berechnung ergibt auf Grundlage eines Lichtpunktabstandes von jeweils 30m und einer

Lichtpunkthöhe von 4m eine mittlere Beleuchtungsstärke von 2,5 – 2,96 lx.

Albrecht-Dürer-Str. Brahmsstr. Gabriel-Seidl-Str.

Hersteller WE-EF Hella Philips

Leuchte RFL530-LED Eco StreetLine Park Mini Iridium LED

Leistung 13 W 17 W 20 W

Anzahl 4 Stk. 7 Stk. 6 Stk.

Lichtstrom 1.512 lm 1.250 lm 1.952 lm

Em (30m LPA) 2,50 lx 2,96 lx 2,85 lx


Bild

Abb. 3-13: Übersicht der Leuchtentypen für die geplanten Pilotprojekte

Landeshauptstadt Hannover

Projekt I

Im Februar 2009 nahmen die Stadtwerke Hannover AG in Hannover die ersten vier

LED-Leuchtentypen für einen Praxistest in Betrieb. Dabei wurden serienreife Produkte

renommierter Hersteller mit funktionaler Form und einem moderatem Preis mit d em

Ziel eingesetzt, Erfahrungen in Bezug auf das Wartungsverhalten und der Lebensdauer

von LED-Leuchten zu sammeln. Zum Einsatz kamen Leuchten der Hersteller Philips

(Urban Line LED), WE-EF (RFL 540), Indal (Stela Square) und Vulkan (Sera – Prisma

LED) [9].

Nach 2 J ahren Probebetrieb kamen die Stadtwerke Hannover AG zu folgenden

Erkenntnissen [9]:

- Trotz Reduzierung des Lichtstromes um 46% ausreichendes Beleuchtungsniveau

- Reduzierung des Energieverbrauches um ca. 56% gegenüber der alten Anlage

mit Quecksilberdampf – HochdrucklampenLichttechnische

- Vorteile aufgrund des gerichteten Lichts

- Farbtemperatur von 6.000 K wirkt zu kalt (Aufenthaltsqualität problematisch)

- Die nächtliche Stadt wird aufgrund des fehlenden Streulichts verändert

wahrgenommen, teils positiv und teils negativ:

o positiv: Licht scheint nicht mehr in die Wohnräume

o negativ: Umgebung wirkt dunkel, Angsträume entstehen

Projekt II

Inzwischen bieten die Hersteller modifizierte, teils deutlich verbesserte LED-Leuchten

an. Dies nahmen die Stadtwerke Hannover AG zum Anlass, im Februar 2011 ein


zweites, umfangreicheres LED-Projekt unter den gleichen Voraussetzungen wie Projekt

I mit folgender Zielstellung zu starten [9]:

- Erweiterung von Projekt I unter Einbringung der gesammelten Erfahrungen

- Ausnutzung neuer Möglichkeiten

- Lösung verschiedener Beleuchtungsaufgaben (Gehweg, Wohnstraße,

Fußgängerzone, Platz, Verkehrsstraße)

- Test der integrierten Beleuchtungssteuerung

Im Gegensatz zu Projekt I, bei dem alte abgängige Anlagen mit Quecksilberdampf-

Hochdrucklampen durch moderne LED-Leuchten ersetzt wurden, ersetzen die neuen

LED-Leuchten im Projekt II bereits moderne konventionelle Leuchten mit

Natriumdampfhochdruck- und Halogenmetalldampflampen. Die Anlagen wurden vor

der Installation lichttechnisch berechnet und e ntsprechen der aktuellen DIN-Norm.

Begleitend untersucht der Lichtdesign-Experte Prof. Dr. Paul Schmitts von de r

Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim (HAWK) die

Lichtwirkung und Ästhetik der LED-Beleuchtung im Stadtraum. Eingesetzt wurden wie

bereits im Projekt I serienreife Produkte renommierter Hersteller. Die insgesamt 73

Leuchten von 16 H erstellern wurden zusammenhängend im Stadtteil List angeordnet.

Dieser LED-Park kann in einem 45-minütigen Rundgang komplett besichtigt werden

(siehe Abbildung 3-14) [9].

Abb. 3-14: LED-Park im Stadtteil List in Hannover [9]


Der Lichtstrom der Gesamtanlage reduzierte sich insgesamt um 166.045 lm (ca. 39%)

und die installierte Leistung sank von 5,878 k W um 2,03 kW auf 3,848 kW. Dies

bedeutet eine Einsparung von 34,5 % ohne Berücksichtigung der Lichtsteuerung.

Nach ca. 6 Monaten Probebetrieb kommen die Stadtwerke Hannover AG zu folgendem

vorläufigen Ergebnis [9]:

- Mit dem gerichteten LED-Licht lässt sich auch gegenüber der besten

konventionellen Beleuchtungslösung Energie sparen

- Eine Lichtsteuerung ergibt zusätzliche Einsparpotenziale

- Bislang wurden stadtgestalterische Folgen unzureichend berücksichtigt

- Aufgrund der hohen Anschaffungskosten noch unwirtschaftlich

- Zur Absicherung der hohen Investitionen fehlen Standards

- Zur Findung des optimalen Einstiegszeitpunktes und de r Identifizierung

bestmöglicher Produkte müssen sich die Beteiligten weiterhin vertieft mit d er

Technik beschäftigen

Gemeinde Remchingen

Im Gegensatz zu den meisten Kommunen, in denen LED-Leuchten vorerst nur zu

Testzwecken in einzelnen Straßen eingesetzt werden, haben jetzt auch erste Kommunen

einen flächendeckenden Ersatz ihrer bisher konventionellen Straßenbeleuchtung hin zu

LED-Leuchten realisiert. Hierzu gehört u.a. die Gemeinde Remchingen, die in einem

Zug bis Ende August 2011 1.881 alte Leuchten durch 1.000 LED-Leuchten ersetzen

will. Hierbei handelt es sich um eines der bundesweit größten Austauschprogramme zur

Energieeinsparung. Es soll bezogen auf die 1.000 Leuchten eine Energieeinsparung von

78% erreicht und 1 Tonne CO2 pro Jahr eingespart werden [19].

Stadt Langen

Die Stadt Langen startete im Dezember 2010 das Projekt LED, bei dem die komplette

Straßenbeleuchtung mit ca. 2.500 Leuchten auf LED-Leuchten umgestellt werden soll.

Die Finanzierung dieses ehrgeizigen und einmaligen Projektes in Höhe von 1,5

Millionen Euro erfolgt durch ein Darlehen der KfW-Bankgruppe aus Mitteln der

Investitionsoffensive „Infrastruktur“. Die erforderlichen Haushaltsmittel für Zins und

Tilgung stammen ausschließlich aus den eingesparten Beträgen bei den Energie- und

Unterhaltungskosten. Der gesamte Stromverbrauch der vorhandenen Leuchten betrug


im Jahr 2009 750. 000 KWh bei einem CO2-Ausstoß von 750 T onnen. Nach der

Umstellung beträgt der jährliche Stromverbrauch ca. 280.000 KWh bei einem CO2-

Ausstoß von 280 Tonnen. Dies bedeutet eine Einsparung von rund 62%. Zusätzlich hat

die Stadt Langen im Zuge der Umstellung auf LED-Leuchten bereits einige Straßenzüge

mit einer Steuerungselektronik ausgestattet, die in verschiedenen Stufen eine Dimmung

in den verkehrsarmen Zeiten vorsieht. Hierdurch ist eine weitere Reduzierung des

Energieverbrauches um knapp 35% möglich [41].

3.2.6. Zusammenfassung und Ausblick

Nach Auswertung der Pilotstrecken und E rfahrungen verschiedener Kommunen lässt

sich zusammenfassend sagen, dass die LED in der Straßenbeleuchtung ein großes

Potenzial bzgl. Energieeffizienz hat, viele Möglichkeiten in der Gestaltung durch ihre

flexible Bauform bietet und jetzt schon eine Alternative für die Umrüstung alter

Anlagen sein kann. Dennoch sollte bedacht werden, dass konventionelle Leuchtmittel

bei gleicher Effektivität noch deutlich günstiger sind, die Lebensdauerangaben nur im

Labor getestet wurden und keine Langzeiterfahrungen in der Praxis vorliegen. Nach

Auswertung der Pilotprojekte lassen sich folgende Vor- und Nachteile zusammenfassen:

Vorteile

- hohes Einsparpotenzial durch hohe Energieeffizienz

- kompakte Bauform (Variabel bei der Leuchtengestaltung)

- Insektenfreundlich

- lange Lebensdauer (bisher nur Laborwerte)

- gute Dimmbarkeit

- hohe Leuchtdichten

- keine Verzögerung, das Licht ist sofort da

- wenig Streuverluste

- gute Farbwiedergabe

Nachteile

- noch sehr teuer

- Blendungsgefahr aufgrund der hohen Leuchtdichten für den Verkehrsteilnehmer

- schwieriges Wärmemanagement

- bei der Effektivität gibt es noch sehr große Unterschiede bei den Herstellern

- Lebensdauerangaben ungenau und nicht standardisiert

- Streuung in der Lichtfarbe sehr hoch


- Ersatzteilversorgung langfristig unklar

- keine Langzeiterfahrung

- viele kleine Anbieter ohne Erfahrung aus der Straßenbeleuchtung auf dem Markt

Bei der Beurteilung von LED-Lösungen sind noch folgende Kriterien zu beachten [8]:

- die Nutzungsdauer der Leuchten (Konventionelle Leuchten halten 25 – 30 Jahre)

- die Farbtemperatur

- die Leistungsaufnahme des Gesamtsystems

- die Blendung

- der Lichtstromrückgang über die Nutzungszeit

- die Nachrüstmöglichkeiten bei einem Technologiewechsel der LED

- die Möglichkeit eines Austausches von Modulen oder einzelnen LEDs

- die Reparaturmöglichkeit (vor Ort oder Austausch und Reparatur im Werk)

- die Berücksichtigung der vorhandenen Masthöhen und Lichtpunktabstände bei

Sanierungsmaßnahmen (Herstellerempfehlung)

- Möglichkeit zur Dimmung oder bedarfsgerechter Steuerung

Im Gegensatz zu konventionellen Leuchten gibt es bei der LED-Technologie keine

Standardisierung. Durch die schnell voranschreitende Entwicklung ändern sich laufend

der Aufbau der Lichtsysteme und die Verbindungstechnik. Durch eine Standardisierung

könnte die Austauschbarkeit zwischen Produkten verschiedener Hersteller zukünftig

möglich sein. Dies gilt für Abmessungen, Sockeltechnologien und Leuchtengeometrie.

Zu diesem Zweck haben sich weltweit führende Unternehmen zu einem Konsortium

„Zhaga“ zusammengeschlossen. Dieses Konsortium soll einen einheitlichen Standard

für Schnittstellen von LED-Modulen entwickeln und eine Vereinbarung entwerfen, die

die Beschreibung von lichttechnischen und elektrischen Kenngrößen und Angaben zum

Wärmeverhalten von LED-Lichtsystemen enthalten soll. [8]

Erst durch eine Standardisierung und günstigere Preise können sich LED-Lichtsysteme

in den nächsten Jahren, wenn erste Langzeiterfahrungen vorliegen, flächendeckend

durchsetzen und die klassische Straßenbeleuchtung mit konventionellen Leuchtmitteln

nach und nach ersetzen.


3.3. Adaptive Beleuchtungsstrategien

Wo konventionelle Straßenbeleuchtung an ihre Grenzen stößt und die Anforderungen an

visuelle Ergonomie, Nutzerorientierung, Sicherheit und W ohlbefinden nicht erfüllen

kann, sind adaptive Beleuchtungsstrategien gefragt. Alle Systeme, die das starre Muster

„ein“ oder „aus" durchbrechen, gehören im Allgemeinen zu den adaptiven

Beleuchtungsstrategien. Neben den in Kapitel 3.1. aufgeführten

Energieeinsparmaßnahmen bei konventioneller Technik (Beleuchtungsniveau,

Teilabschaltung, Reduzierbaustein etc.), bieten diverse Hersteller bereits heute Systeme

an, die eine bedarfsgerechte, adaptive Beleuchtung von S traßen, Plätzen,

Fußgängerzonen oder Parkanlagen ermöglichen. Hierzu gehören u.a. komplexe

Lichtmanagementsysteme, die abhängig von der Dämmerung, der Tageszeit und des

Verkehrs die Straßenbeleuchtung steuern können, autarke Kleinanlagen mit

Bewegungssensoren und per SMS gesteuerte Anlagen für gering frequentierte Wege.

3.3.1. Lichtmanagementsysteme

3.3.1.1. Grundlagen

Stichwörter wie "bedarfsgerechtes Licht", "visuelle Ergonomie" oder „energieeffiziente

Straßenbeleuchtung“ rufen in Verbindung mit Lichtmanagementsystemen sogleich

elektronische Betriebsgeräte (wie z.B. Sensoren, Rundsteuer- und PowerLine Systeme,

Controller, EVGs) auf den Plan. Mit diesen Systemen ist es möglich, nicht nur auf

Standardvorgaben zu reagieren, sondern den individuellen Bedarf mit Sensoren zu

erfassen, auszuwerten und die Straßenleuchten entsprechend zu steuern. Somit können

auch kurzfristige Ereignisse wie Helligkeit, Witterung und Verkehrsbelastung in die

Regelung einfließen. Dieses erhöht die Sicherheit, spart Energie und Kosten und schützt

somit auch die Umwelt. Zusätzlich reduziert der ständige Informationsrückfluss über

den Status der angeschlossenen Leuchten die Wartungskosten [27].

In der Endausbaustufe ist eine Anbindung an ein Verkehrsmanagementsystem möglich.

Allerdings sind diese Systeme zur Zeit noch sehr teuer und aufwendig in der

Installation. Abbildung 3-15 zeigt den Aufbau eines Lichtmanagementsystems in der

Endausbaustufe, in dem die Ansteuerung jeden einzelnen Lichtpunktes möglich ist. Es


besteht grundsätzlich aus 4 Ebenen, die über eine 5 Ebene, der Kommunikationsebene,

miteinander kommunizieren. Zu den 4 Ebenen gehören die Eingangsgrößen, die

Bedienstation und Zentrale (Bedienebene), der Schaltschrank in der Straße

(Schaltschrankebene) und die Straßenleuchten (Leuchtenebene) [34].

Abb. 3-15: Prinzip des Steuerungssystems für die Straßenbeleuchtung

Sämtliche auf den Markt erhältlichen Lichtmanagementsysteme können über

verschiedene Ausbaustufen von dem reinen Ein- und Ausschalten, z.B. nach Ersatz für

eine abgängige Rundsteueranlage bis zum Endausbau (verkehrsabhängige Ansteuerung

einzelner Lichtpunkte) geliefert und eingerichtet werden. Die einzelnen Systeme bieten

in der Regel folgende verschiedene Datenübertragungsmodelle zwischen Sensor und

Zentrale, Zentrale und Schaltschrank und z wischen Schaltschrank und der einzelnen

Leuchte an [17]:

Sensoren -> Zentrale Funk, TCP/IP

Zentrale -> Schaltschrank Funk, Kabel

Schaltschrank -> Leuchte Funk, Kabel, Powerline

Steuerungssystem StraßenbeleuchtungBedienstation und

ZentraleEingangsgrößen Straßenleuchten

Uhrzeit

Helligkeit

Verkehrsdaten

Wetterdaten

Bedienoberfläche

Zentrale

Schaltschrank in der Straße

inkl. Steuereinheit

Energieversorgungsnetz Straßenbeleuchtungsnetz

Datenübertragung über Funk oder Powerline

Datenübertragung über Funk oder Kabel

TCP/IP

Steuereinheit

Leuchte


3.3.1.2. Ausbaustufen

Die geringste Ausbaustufe beinhaltet die Komponenten Dämmerungssensorik, Zentrale

mit entsprechender Software, einen Controller pro Schaltschrank und die

Datenübertragungsgeräte wie z.B. ein Modem. Die Beleuchtung kann in dieser Stufe

gruppenweise pro Schaltschrank ein- und ausgeschaltet werden. Ein reduzierter Betrieb

ist ebenfalls gruppenweise möglich. Der Controller im Schaltschrank hat in der Regel

mehrere Ausgänge und kann somit auch mehrere Abgänge, an denen die Leuchten

angeschlossen sind, getrennt ansteuern. Als Rückfallebene bei einem

Verbindungsausfall sind astronomische Uhren in den Controllern integriert bzw. können

an den Controller angeschlossen werden. Des Weiteren haben die meisten Geräte die

Möglichkeit einer Statusabfrage des Schaltschrankes und di e Verbrauchsmessung zur

Grundausstattung. Entsprechende Meldungen bzw. Verbrauchswerte lassen sich somit

z.B. per Funk übertragen und auf der Zentrale darstellen [34], [40], [1], [13].

In einem weiteren Ausbauschritt ist die Ansteuerung jeder einzelnen Leuchte möglich.

Dies erfordert einen zusätzlichen Leuchtencontroller in jeder Leuchte. Somit ist jede

einzelne Leuchte über eine Adresse eindeutig identifizierbar. Ebenfalls kann jede

Leuchte eine Statusmeldung abgeben. Der Controller im Schaltschrank bleibt erhalten

und verwaltet die Ansteuerung der angeschlossenen Leuchten. Die Datenübertragung

erfolgt in beide Richtungen über Powerline, eine zusätzliche Steuerader oder über Funk.

Die einzelnen Leuchten und Schaltschränke lassen sich auf einer speziellen Software

mit Informationen wie z.B. Leuchtenstandort, Status, Störmeldung etc. darstellen [34],

[40], [1], [13].

In der maximalen Ausbaustufe ist auch das größte Einsparpotenzial zu erzielen. Die

Hersteller versprechen eine weitere Einsparung je nach Ausbauzustand von bis zu 30%,

verglichen mit konventioneller Schalttechnik und ohne Lichtmanagementsystem.

Hierbei ist jede einzelne Leuchte über integrierte Leuchtencontroller und dimmbarer

Elektronik in der Regel über eine 1 – 10V Schnittstelle stufenlos ansteuerbar. Über

entsprechende Eingangssensorik, die Daten der Witterung, Helligkeit und des Verkehrs

liefern, kann jetzt die Straßenbeleuchtung individuell und bedarfsgerecht gesteuert

werden. Die Bestandteile aus den vorherigen Ausbaustufen können fast bei allen

Herstellern in die neue Ausbaustufe integriert und m üssen nicht ausgetauscht werden

[34], [40], [1], [13].


3.3.1.3. Komponenten

a) Eingangsgrößen

Um die Straßenbeleuchtung bedarfsgerecht steuern zu können, sind neben der

Ausrüstung der einzelnen Leuchten mit entsprechender Elektronik, bestehend aus einem

Leuchtencontroller und einem Dimmbaustein, vor allem die Eingangsgrößen, auf deren

Grundlage der Bedarf an Beleuchtung festgelegt wird, erforderlich (siehe Abbildung 3-

15). Hierbei handelt es sich um die Helligkeit, die Uhrzeit, die Wetterdaten und di e

Verkehrsdaten. Die Eingangsgrößen werden mit verschiedenen Sensoren erfasst,

übermittelt und auf einen Server zur Weiterverarbeitung gesammelt. Die Eingangsgröße

Uhrzeit muss nur einmal für das Gesamtsystem zentral erfasst werden. Bei den Größen

Helligkeit und Witterung reicht bei räumlich begrenzten Kommunen in der Regel eine

Erfassung über einen zentralen Sensor aus. Bei räumlich ausgedehnten Kommunen ist

es ggf. sinnvoll mehrere Sensoren einzusetzen, damit verschiedene Wetterzonen in die

Steuerung einfließen können. Zum Beispiel liefern in Bremen drei über das Stadtgebiet

verteilte Dämmerungssensoren die für die Schaltung der Beleuchtung benötigten

Helligkeitswerte an die Zentrale, da das Stadtgebiet sehr stark in Nord-Süd-Richtung

ausdehnt und dazu noch durch die Weser geteilt ist.

Verkehrsdaten

Da ein komplett neuer Aufbau einer Infrastruktur für die Erfassung von Verkehrsdaten

zu aufwendig und teuer ist, ist zu prüfen, ob und in welcher Form entsprechende Daten

innerhalb der Kommune oder bei Dritten erfasst und archiviert sind.

Die folgende Erläuterung zu den Verkehrsdaten erfolgt an dem Beispiel der Stadt

Bremen. In Bremen werden für die Hauptverkehrsstraßen Verkehrsdaten über eine

entsprechende Sensorik erfasst und in der Verkehrsmanagementzentrale (siehe

Abbildung 3-16) gesammelt, ausgewertet, verkehrliche Maßnahmen festgelegt und

ausgeführt.


Abb. 3-16: Verkehrsmanagementzentrale Bremen

In der Bremer Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) laufen aktuelle Verkehrsdaten von

ca. 500 Messstellen in den Hauptverkehrsstraßen auf. Die Verkehrsdaten werden auf

einem zentralen Server gesammelt, ausgewertet und dargestellt. Die aktuelle

Verkehrslage kann somit auf den Bildschirmen in der VMZ und im Internet in Echtzeit

angezeigt werden. Die Erfassung der Verkehrsdaten erfolgt über in die Fahrbahn

eingebaute Induktionsschleifen (In Echtzeit) und übe r der Fahrbahn angebrachte

Detektoren, sogenannte Traffic Eye Universal (TEU) (Intervall Tag = 3min., Nacht =

30min.).

Induktionsschleifen

Induktionsschleifen zur Verkehrserfassung befinden sich ca. 10 cm unterhalb der

Fahrbahnoberfläche einer Straße. Jede Schleife besteht aus einem Stromkabel, das

rechteckförmig, angeordnet ist. Aufgrund des durch die Induktionsschleifen fließenden

Stroms wird über der Schleife ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches sich

verändert, wenn ein Fahrzeug dieses Feld durchfährt. Es können erfassungstechnisch bis

zu 8 Fahrzeugarten unterschieden werden. z.B. PKW, PKW mit Anhänger, LKW (> <

3,5t), LKW mit Anhänger, Bus, Motorrad, Lastzug, usw. Soll auch die Geschwindigkeit

von Fahrzeugen gemessen werden, sind im Abstand von 2,5 m zwei Induktionsschleifen

pro Fahrstreifen in die Fahrbahndecke einzubauen.


TEU´s

Aufgrund der hohen Installationskosten für die Induktionsschleifen (Einbau der

Schleifen, Verkabelung) gibt es als Alternative ein netzunabhängiges Detektionssystem,

das TEU (Traffic Eye Universal). Es kann ohne Verkabelung installiert werden. Die

Energieversorgung erfolgt über das Solarsystem mit Batterie, und die Datenübertragung

zur Verkehrszentrale ist drahtlos. Aufgrund der einfachen Installation können die Geräte

an bestehende Masten oder Brücken installiert werden. Die Sensoren können die Anzahl

der Fahrzeuge, die Geschwindigkeit, die Belegung (in %) und di e Klassifizierung in

PKW und LKW-ähnliche Fahrzeuge erfassen. Die Speicherung der Daten erfolgt intern.

Basierend auf den Einzelfahrzeugwerten der Detektoren wird die Verkehrslage (LOS -

Level of Service) intern berechnet. Das Meldeverhalten kann anwendungsspezifisch

eingestellt werden:

- ereignisorientiert: Das TEU meldet jede Änderung der Verkehrslage (LOS-

Wechsel)

- zyklisch: in regelmäßigen Abständen werden Verkehrsdaten gesendet

- Lebenszeichen: Wenn eine voreingestellte Zeit überschritten wird

- wenn der interne Speicher für die Verkehrsdaten voll ist

- auf Anfrage von der Zentrale

Die Meldung der Daten erfolgt im Intervall. Tagsüber sendet das TEU alle 3 min. und

nachts alle 30 min. die aktuellen Verkehrsdaten an die Zentrale.

Ganglinien

Die Verkehrsdaten können zur Zeit nur in Form von G anglinien, die in Datensätzen

vorliegen, für das Lichtmanagementsystem verwendet werden. Eine Übertragung in

Echtzeit ist nur mit einer festen Verbindung zwischen beiden Systemen und na ch

Schaffung einer Datenschnittstelle möglich. Hierzu beteiligt sich die Stadt Bremen an

der Schaffung einer deutschlandweiten einheitlichen Online-Schnittstelle in Form eines

von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) geleiteten Forschungsprojektes

Mobilitäts-Daten-Markt (MDM).

Für sämtliche Straßen Bremens, in denen Verkehrsdaten erfasst werden, gibt es

entsprechende Ganglinien, die das Verkehrsmanagementsystem berechnet und

abgespeichert hat. Sie enthalten die Verkehrsdaten über 24 h e ines Tages und können

tabellarisch oder grafisch ausgegeben werden. Für jede Straße liegt ein entsprechendes

Profil vor. Im einfachsten Fall gibt es für eine Straße ein Profil, welches für alle Tage


(Montag - Sonntag) gilt. Im Normalfall gibt es für jede Straße mehrere Tagesprofile.

Z.B. ein Profil für Werktags (Mo.-Fr.), ein Profil für Samstag und e in Profil für

Sonntags. Auch Sondertage wie Feiertage, Fußballspiel am Samstag etc. können

abgebildet werden. Diese Ganglinien können seitens der Zentrale als einfache

Datensätze abgespeichert und für ein Lichtmanagementsystem zur Verfügung gestellt

werden.

Standardisierung von Verkehrsdaten

Das Hauptproblem bei der Nutzung von externen Daten ist die uneinheitliche Form der

Daten, die eine Einbindung in ein Lichtmanagementsystem erschwert bzw. unmöglich

macht. Manche Systeme zur Verkehrsdatenerfassung erlauben keinen Direktzugriff

bzw. haben keine Datenschnittstelle. In diesem Fall müsste eine separate Schnittstelle,

wie z.B. in Bremen, programmiert und eine vom System entkoppelte Übergabestelle

z.B. über einen separatem Server eingerichtet werden.

Im Rahmen des von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) aufgelegten Projektes

„Metadatenplattform für Verkehrsinformationen des Individualverkehrs“ ist der

Mobilitäts-Daten-Marktplatz (MDM) gegründet worden, der seit diesem Jahr den

Regelbetrieb aufgenommen hat. Die Herausforderung für dieses Projekt war, einen

geordneten Markt für Verkehrsdaten zu schaffen, denn beim Austausch von

Verkehrsinformationen arbeiten Bund, Länder, Kommunen und pr ivate Anbieter

bislang kaum zusammen. Online-Verkehrsdaten liegen unvollständig und verstreut vor.

Gefragt war daher eine zentrale Plattform, auf der sich die potentiellen Marktteilnehmer

einfach und effizient austauschen können. Hochwertige aktuelle Informationen sollen

möglichst allen Verkehrsteilnehmern jederzeit zur Verfügung stehen. Ziel des Projektes

ist es, den Austausch von Verkehrsdaten enorm zu erleichtern. Typische Nutzergruppen

des Marktplatzes sind die Datenanbieter, die als Besitzer von dynamischen

Verkehrsdaten ihre Informationen über die zentrale Plattform bekannt geben können,

die Datenabnehmer, die sich umfassend über die für sie in Frage kommenden Anbieter

ermitteln und V erträge schnell und s icher abschließen können und di e Datenveredler,

die Aufgaben für Anbieter und A bnehmer übernehmen können, z.B. indem sie für

standardisierte Formate und transparente Datenqualität sorgen. Ein typischer Abnehmer

von Verkehrsdaten wäre z.B. auch ein Betreiber für Straßenbeleuchtungsanlagen, der

die Daten in das Lichtmanagementsystem integrieren könnte [38].


b) Bedienstation und Zentrale (Bedienebene)

Die Bedienebene besteht in der Regel aus einem Server, einer Bedienstation und einer

Spezialsoftware. Die Software bietet folgende Aktionen und Visualisierungen:

- Schalten: manuelles Ein/Aus, Umschaltung auf reduzierten Betrieb, Dimmen

- Anzeigen: Leuchtenbetriebsstatus, Betriebsdaten, Energieverbrauch

- Rückmelden: Betriebszustand, Strom-/Spannungswert, Leistung, Stör-/Status-

meldungen

Die Benutzeroberfläche kann z.B. auf einem Satellitenbild oder einem Stadtplan

basieren und s tellt die eingestellten Funktionen und übe rmittelten Daten dar. Jeder

Lichtpunkt kann individuell angesprochen, d.h. zu Testzwecken geschaltet bzw.

gedimmt werden. Die Software verwaltet die über die Segmentcontroller im

Schaltschrank empfangenen Daten und s peichert diese in einer Datenbank auf dem

Server ab. Sie können mit wenigen Mausklicks jeder Zeit aufgerufen und vielfältig

dargestellt werden. Bei vielen Herstellern handelt es sich bei der Software um eine

webbasierte Anwendung. Die Konfigurationseinstellungen können zu jeder Zeit mithilfe

eines PCs über eine TCP/IP-Verbindung (Netzwerk, Internet usw.) aufgerufen und

bedient werden [34], [1].

c) Schaltschrank in der Straße (Schaltschrankebene)

Die Schaltschrankebene besteht aus einem Segmentcontroller (siehe Abbildung 3-17)

der mit der Bedienebene über GPRS, GPS, UMTS oder Funk und mit der

Leuchtenebene über Powerline und Funk kommunizieren kann. Der Controller enthält

einen astronomischen Kalender als Rückfallebene und e inen Datenspeicher für

Systeminformationen [1].

Abb. 3-17: Beispiel eines Segmentcontrollers, Fa B.A.G. [1]


Dieser Controller ist in der Regel im Schaltschrank untergebracht, LonWorks-

kompatibel und s teuert die Leuchtencontroller im je weiligen Segment. Neben den

integrierten zeitgesteuerten Funktionen können externe Geräte wie z.B.

Dämmerungsschalter, Verkehrszähler oder Wettersensoren an den Controller

angeschlossen werden [34].

d) Straßenleuchte (Leuchtenebene)

Die Leuchtenebene besteht in der Regel aus einem LonWorks-kompatiblen

Leuchtencontroller (siehe Abbildung 3-18), der mit d em Segmentcontroller über

Powerline oder Funk kommuniziert und di e Lampen-Betriebsgeräte z.B. magnetische

Vorschaltgeräte, nicht-dimmbare elektronische Vorschaltgeräte und dimmbare

elektronische Vorschaltgeräte über 1-10V oder DALI ansteuert. Die Leuchtencontroller

enthalten als Rückfallebene ebenfalls einen Brennstundenkalender. Zusätzlich werden

über den Controller Lampenausfälle sowie Brennstunden protokolliert. Der

Leuchtencontroller kann entweder in den Kabelübergangskasten im Mastfuß oder direkt

in den Leuchtenkopf integriert werden. Einige Leuchtenhersteller liefern auch von Werk

aus Leuchten mit einem integrierten Controller [34], [1].

Abb. 3-18: Beispiel eines Leuchtencontrollers, Fa B.A.G. [1]

3.3.1.4. Beispiel und Erfahrungen aus Bremen

Im Jahr 2009 w urde der Umbau des Steuerungssystems für die

Straßenbeleuchtungsanlage in Bremen abgeschlossen. Die alte abgängige

Rundsteueranlage, die die Ein- und Ausschaltbefehle, sowie den Befehl zum reduzierten

Betrieb an die Schaltschränke gesendet hat, ist durch ein modernes

Lichtmanagementsystem der Firma Intron GmbH mit Steuerungskomponenten der Fa.

Echelon ersetzt worden. Hierbei handelt es sich um ein System der ersten Ausbaustufe,


das aber, wie in Kapitel 3.3.1.2. beschrieben, bis zur maximalen Ausbaustufe inkl. der

Einbindung weiterer Daten wie z.B. Verkehrsdaten ausgebaut werden kann. In den

Schaltschränken erfolgt dann über entsprechende Schaltaktoren die Ein- bzw.

Ausschaltung der Leuchten. Über fest eingestellte Zeiten sendet die Zentrale auch die

Befehle für die Ein- und Ausschaltzeiten des reduzierten Betriebs an die Schaltschränke.

Während bei der Rundsteueranlage die Beleuchtung noch per Hand von dem Personal

der Netzleitstelle des Netzbetreibers bei Erreichen der entsprechenden Helligkeitswerte

geschaltet wurde, ist dieser Vorgang mit d em neuen System automatisiert worden.

Beschafft wurde ein Lichtmanagementsystem, bestehend aus einer Zentrale mit

Software und 1.600 S teuergeräten (Segmentcontroller) für die Schaltschränke. Sie lässt

sich wie in den vorher beschriebenen Systemen stufenlos erweitern. Z.B. wurde bei dem

Pilotprojekt "LED in der Theodor-Heuss-Allee" die Steuerung auf jeden Lichtpunkt

ausgeweitet, so dass die einzelnen Lichtpunkte einzeln angesteuert werden können. Die

Kommunikation zwischen der Zentrale und den Segmentcontrollern (siehe Abbildung

3-19) in den Schaltschränken erfolgt über das GSM-Funknetz, wobei hier jeder Befehl

und jede Meldung übertragen wird.

Abb. 3-19: Segmentcontroller der Fa. Echelon

Abbildung 3-20 zeigt den Aufbau der Schaltung der ersten Ausbaustufe -

Gruppensteuerung von Leuchten.

Abb. 3-20: Aufbau des Lichtmanagementsystems in Bremen - Gruppenansteuerung


Abbildung 3-21 zeigt den Aufbau der Schaltung einer Einzelansteuerung von Leuchten,

wie bereits in der Theodor-Heuss-Allee verwirklicht.

Abb. 3-21: Aufbau des Lichtmanagementsystems in Bremen - Einzelansteuerung

Das System in der Grundausbaustufe bietet folgende Möglichkeiten:

- Schaltstellen einzeln ansteuerbar

- Status der Schaltstelle ist abrufbar

- Astronomische Uhr als Rückfallebene bei Verbindungsausfall

- Basispunkt für Kommunikation zur Leuchtstelle via Powerline

- 2 digitale Eingänge für z.B. Türkontakt oder Lichtsensoren

- 2 digitale Ausgänge für Leistungsschütze oder Signalleuchten

- Eingang für Energiezähler

Nach über 5 Jahren Betriebszeit können folgende Ergebnisse festgehalten werden:

- für die eigentliche Aufgabe (Ein- und Ausschalten plus Reduzierbetrieb) zu

aufwendiges System

- sehr pflegeaufwendig (Softwarepflege)

- störanfällig in der Datenübermittlung per Funk

- hohes Datenvolumen, da jeder Befehl per Funk übertragen wird

- ungleichmäßige Schaltreihenfolge der einzelnen Schaltschränke (Zeit für die

Durchläufe)

- teure Ersatzteilbeschaffung

- sehr flexible und einfache Steuerungsmöglichkeiten

- großzügig erweiterbar

- Ausweitung auf eine Einzelleuchtensteuerung sehr teuer

Um die Funktionsvielfalt des Systems ausnutzen zu können, sollte in jedem Fall

versucht werden, in einem ersten Schritt die Verkehrsdaten in Form von Ganglinien aus

der Verkehrsmanagementzentrale für die Hauptverkehrsstraßen einzubinden, um so die


Zeiten des reduzierten Betriebs verkehrsabhängig zu optimieren. Ein Ausbau der

Steuerung auf jede Leuchte ist zu teuer und aufwendig. Nur bei einem Ersatz- oder

Neubau von Anlagen in Zusammenhang mit LED-Technik kann sich dieser Aufwand

im Einzelfall lohnen.

3.3.1.5. Zusammenfassung

Neben den Einsparpotenzialen bei der Energie, bieten Lichtmanagementsysteme

folgende Vorteile im Betrieb [34], [40], [1]:

- das kontinuierliche Aufzeichnen von wartungsrelevanten Informationen wie z.B.

Betriebsstunden trägt zu einer effizienteren Wartungsplanung bei

- durch den leistungsreduzierten Betrieb kann die Lebensdauer der Lampen

verlängert werden, so dass zukünftig die Wechselintervalle ausgedehnt und die

Kosten für Ersatzlampen gesenkt werden können

- durch das Auswerten von F ehlerberichten können regelmäßige

Überprüfungsfahrten zu Beleuchtungsanlagen in besonderen Gefahrenbereichen

(Unfallschwerpunkte o.ä.) reduziert werden bzw. gänzlich entfallen

- einfache und s chnelle Installation durch die im System bereits integrierte,

webbasierte Konfigurationssoftware

- vollständige Aufzeichnung und übe rsichtliche Auswertung von B rennstunden,

Lampendefekten usw.

- integrierte Rückfallebene bei vollständigem Ausfall der Datenkommunikation

durch eine in die Leuchte integrierte Uhrenfunktion

- optionaler Anschluss eines lokalen Lichtsensors an eine Leuchte zur

zusätzlichen Erhöhung der Schaltsicherheit

- bedarfsgerechte Beleuchtungsszenarien lassen sich planen sowie spontan

realisieren – wenn etwa an Unfallstellen mehr Licht als üblich benötigt wird

- flexible Anpassung des Beleuchtungsniveaus an tatsächliche Bedürfnisse wie

weniger Licht, z.B. bei geringer Verkehrsdichte, in hellen Nächten oder zur

Dämpfung von Energiespitzen

- Die dynamische Einstellung von Lampenleistung und Lichtmenge. Die Alterung

der Lampe wird ausgeglichen, indem die Beleuchtung immer auf das geforderte

Niveau gedimmt wird. Ferner wird so die Einstellung beliebiger Wattagen

ermöglicht. Der Ausgleich des Wartungsfaktors senkt den Energieverbrauch


Aufgrund der Verwendung offener Standardprotokolle sind die meisten Systeme

offen für die Integration zusätzlicher Systeme. Dazu zählen [40], [1]:

- die Überwachung von Ampelanlagen

- die automatisierte Verkehrszählung

- die Steuerung von Parkautomaten

3.3.2. Beleuchtungssteuerung über Bewegungssensoren

Eine vollautomatische intelligente Lichtsteuerung bietet die Firma Philips mit d er

Steuerung Lumi Motion in Verbindung mit Bewegungssensoren an. An jeder Leuchte

ist ein intelligenter Bewegungssensor angebracht, der über eine Funkverbindung mit

anderen Sensoren vernetzt ist. Wenn Verkehr naht, gibt der Bewegungssensor ein

Signal an die benachbarten Leuchten weiter. Die Leuchten sind im Ruhezustand auf ca.

20% gedimmt. Ihre volle Leistung wird nur dann gefordert, wenn ein

Verkehrsteilnehmer in den Erfassungsbereich des Sensors gelangt. Überdies führt die

Informationsweitergabe an die benachbarten Leuchten dazu, dass sich der

Verkehrsteilnehmer wie auf einem vorauseilenden Teppich aus Licht bewegt. Nach

einer Ruhezeit ohne Bewegung von eine Minute wird die elektrische Leistung langsam

zurück auf 20% abgesenkt. Eine jährliche Energieeinsparung von e twa 80% soll laut

Hersteller bei diesem System möglich sein. Bei diesem System handelt es um eine

völlig autarke Steuerung, ohne separate Komponenten im Schaltschrank. Der

Bewegungssensor hat einen Erfassungsradius von ca. 20 m (siehe Abbildung 3-22) und

soll nicht auf Vögel und andere kleine Tiere reagieren. Jede Leuchte enthält für die

Kommunikation zwischen den Leuchten eine Funkantenne. Die Bewegungserfassung

und Kommunikation kann ausgelesen und übe r eine Software dargestellt werden.

Abbildung 3-23 zeigt den Bewegungssensor, der an einen herkömmlichen

Beleuchtungsmast montiert werden kann, und Abbildung 3-24 ein Beispiel mit der

LED-Leuchte CitySpirit von de r Firma Philips, die in der Stadt Göttingen eingesetzt

worden ist. Laut Angabe der Firma Philips eignet sich das System insbesondere für den

Einsatz in Wohnstraßen, Fußgängerzonen, Wege in Grünflächen, Fußgängerstraßen und

Parkplätze. [20]


Abb. 3-22: Erfassungsbereich eines Bewegungssensors [20]

Abb. 3-23: Bewegungssensor der Fa. Philips [20]

Beispiel der Stadt Göttingen

Im Jahr 2009 beschloss die Stadt Göttingen (130.000 Einwohner), den CO2-Ausstoß im

Stadtgebiet spürbar zu reduzieren. Neben der Energieeinsparung sollten durch eine

moderne und z ugleich sichere Straßenbeleuchtung die Kosten signifikant reduziert

werden. In Zusammenarbeit mit dem für die Betriebsführung der öffentlichen

Beleuchtung zuständigen Unternehmen E.ON Mitte wurde ein Pilotprojekt in der Straße

Nonnenstieg gestartet, das 2009 beim Bundeswettbewerb „Energieeffiziente

Stadtbeleuchtung“ mit dem 3. Platz ausgezeichnet und durch die KfW gefördert wurde.

Die Stadt Göttingen rüstete als erste Stadt Deutschlands einen Straßenzug auf eine

sensorgesteuerte Straßenbeleuchtung um. Auf dem rund 500 Meter langen Nonnenstieg

wurden 15 alte Straßenleuchten mit Q uecksilberdampflampen vollständig demontiert

und ausgetauscht. Eingesetzt wurde hier das oben beschriebene System Lumi Motion

der Firma Philips in Kombination mit der Leuchte Philips City Spirit mit 30 W LED

(siehe Abbildung 3-24). Die Kommunikation zwischen den Leuchten erfolgt über ein

WLAN-ähnliches Funknetzwerk, in dem sich auch der für die Konfiguration

erforderlich PC leitungslos einloggen kann. Die Grundbeleuchtung liegt bei ca. 20%.

Bei Detektion eines Verkehrsteilnehmers werden die nächsten beiden Leuchten

eingeschaltet. Das Licht „wandert“ dann entsprechend der Geschwindigkeit mit.


Einsetzbar ist dieses System nur in Kombination mit LED-Leuchten, da konventionelle

Leuchtmittel erst nach einer Abkühlzeit wieder starten können und auch eine bestimmte

Zeit zum Hochfahren benötigen. [16]

Erste Erfahrungen und Beobachtungen waren positiv. Das System funktioniert

zuverlässig, und die vorhergesagten Einsparungen von c a. 80% gegenüber der alten

Beleuchtungsanlage haben sich bestätigt. Um diese ersten Erfahrungen zu bestätigen, ist

die Beobachtung über ein ganzes Jahr notwendig. Im Speziellen soll hier laut der Stadt

Göttingen die Aufmerksamkeit im Hinblick auf

- die Empfindlichkeit bei Bewegung von Bäumen und Büschen,

- die Auflösung bei höheren Geschwindigkeiten,

- die Eignung für Straßen mit Durchgangsverkehr,

- und die Entwicklung der Kosten

gelegt werden. [16]

Abb. 3-24: Straßenleuchte mit Bewegungssensor der Fa. Philips [16]

3.3.3. Beleuchtungssteuerung über SMS

Viele Kommunen schalten in den verkehrsarmen Zeiten die Straßenbeleuchtung

mehrerer bzw. aller Straßenzüge ab, um Energie und Kosten zu sparen. Als Alternative

zur Abschaltung bietet sich das von de n Stadtwerken Lemgo entwickelte System

Dial4Light an. Das auf einer IT-Plattform basierende System ermöglicht das

bedarfsgerechte, individuelle Einschalten definierter Beleuchtungsstrecken durch die

Bürger selbst, per Anruf. Dial4Light wurde bereits umfassend getestet, seit Mitte

Dezember 2007 steht die deutschlandweit gefragte Lösung zur Verfügung [42].


Wie in vielen anderen Kommunen auch, wurde in der Stadt Lemgo auf Grundlage eines

Beschlusses eines Haushaltssicherungskonzeptes durch den Rat seit mehreren Jahren in

den Außenbereichen die Straßenbeleuchtung nach 24.00 U hr bzw. 1.00 Uhr bis 5.00

Uhr abgeschaltet. Dies galt nicht am Wochenende und i n der Innenstadt. Die Stadt

erzielte hierdurch eine Ersparnis von rund 50.000 Euro [42].

Bürger, die dunkle Wege benutzen, können sich selbst das Licht einschalten. Die

Kosten sollen weitestgehend vom Verursacher, also dem Bürger getragen werden. Des

Weiteren sollen Zusatzangebote im Freizeitbereich geschaffen werden, wo

beispielsweise Sportplatzbeleuchtungen, die Beleuchtung von J oggingstrecken oder

Denkmälern auf Kundenanforderung möglich sind. Die technische Umsetzung von

Dial4Light ist relativ einfach. In den Schaltkästen der Straßenbeleuchtung wird ein

zusätzliches Modem eingebaut, welches parallel zu dem bisherigen Einschaltimpuls die

angeschlossenen Straßenlaternen einschalten kann. Zur verursachungsgerechten

Abrechnung ist eine IT-Plattform zwischengeschaltet, die die Ansteuerung der Modems

ausführt und di e Kosten den jeweiligen Nutzern zuordnet. Um das System nutzen zu

können, ist vorher ist eine Registrierung der Nutzer erforderlich [42].

Durch die Registrierung bleiben die Nutzer nicht anonym und ein Missbrauch wie das

Dauereinschalten oder das Einschalten ganzer Städte kann weitestgehend verhindert

werden. Wer Dial4Light nutzen möchte, ruft bei einer zentralen Nummer an und g ibt

den gewünschten Straßenzug und di e gewünschte Einschaltdauer an. Diese Nachricht

wird von de m IT-System entgegengenommen und a usgewertet. Das IT-System

generiert aus der Kundenanforderung einen Schaltbefehl und s endet diesen an ein

Modem oder ein Empfangsgerät, welches das zu schaltende Beleuchtungsobjekt

einschaltet. Jeder einzelne Schaltvorgang wird auf der Dial4Light-IT gespeichert und

mit dem Kunden abgerechnet. Für normale Straßenzüge ist der Service außer den

anfallenden Telefonkosten grundsätzlich kostenlos. Allerdings können Objekte, wie

z.B. die Flutlichtanlage eines Sportplatzes oder Wander- und Laufstrecken auch

kostenpflichtig angeboten werden. Der Technik-Test auf Strecken in Dörentrup und

Kalletal ist sehr erfolgreich verlaufen. Die Stadtwerke Lemgo haben das Verfahren

inzwischen zum Patent angemeldet und e in spezielles kostengünstiges Modem

entwickelt. Laut Herrn Klemme von de n Stadtwerken Lemgo amortisiert sich das

System innerhalb eines Jahres und de r Erfolg steht und f ällt mit der Auswahl der


Straßenzüge. In der Regel werde das Licht an den schaltbaren Strecken zwei oder drei

Mal pro Nacht aktiviert, so Klemme weiter. „Dadurch halte sich der Aufwand für die

Anwohner in Grenzen und Schäden an den Lampen würden vermieden. Gemessen an

dieser Frequenz, seien auch in Großstädten ganze Viertel geeignet für Dial4Light“.

Außer der Stadt Lemgo ist Dial4Light auch in den Kommunen Dörentrup, Wezep,

Rahden, Borken, Groß-Pankow, Schlangen und Gütersloh im Einsatz [42].

Betrachtung der Wirtschaftlichkeit 64

4. Betrachtung der Wirtschaftlichkeit 4.1. Übersicht der Kosten- und Einsparpotenziale

Um die Kosten- und Einsparpotenziale der verschiedenen Energieeinsparmaßnahmen

vergleichen zu können, müssen die Voraussetzungen und Rahmenbedingungen des

Betriebes der Straßenbeleuchtung gleich sein. Dem Vergleich liegen die Werte der

Freien Hansestadt Bremen mit rund 500.000 Einwohnern und c a. 1.590 km zu

beleuchtende Länge von Straßen, Wege und P lätzen zu Grunde. Der

Jahresenergieverbrauch 2010 für die Straßenbeleuchtung in Bremen (62.788 Leuchten,

73.438 Lampen, 1.682 Schaltschränke) betrug bei einer Anschlussleistung von 5.068

kW 18.441.550 kWh [43].

Sämtliche Berechnungen gehen von folgenden Werten aus:

- Einschaltschwelle Winter (21.10. – 19.04.): 70 lux

- Einschaltschwelle Sommer (20.04. – 20.10.): 50 lux

- Ausschaltschwelle Winter (21.10. – 19.04.): 40 lux

- Ausschaltschwelle Sommer (20.04. – 20.10.): 25 lux

- Brennstunden Ganznacht: 4.100 Bh

- Brennstunden Halbnacht: 1.287 Bh

- Reduzierter Betrieb (22:00–06:00 Uhr): 2.813 Bh

- Preis für Energie: 0,20 EUR/kWh

- CO2-Wert Energie (swb Bremen): 0,6 kg/kWh

- Wartungsintervall (Lampenwechsel, Reinigung): 4 Jahre

- Leuchten pro Schaltschrank (Durchschnitt): 37 Stk.

- Beleuchtungsplanung in Anlehnung an DIN nach eigenem Bremer Standard

- Kostenstand Juli 2011 - Elektrogroßhändler und swb Beleuchtung GmbH

4.2. Einsparmaßnahmen konventionelle Technik

4.2.1. Verminderung des Beleuchtungsniveaus

Die Überprüfung, ob die Beleuchtungsdichte mit den Richtwerten des DStGB

übereinstimmt oder deutlich darüber liegt, kann mit e igenem Personal durchgeführt

werden. Sollten die Werte deutlich über den Richtwerten liegen, ist die Beauftragung

eines Fachingenieurs anzuraten, der die Straßenbeleuchtungsanlage in Hinsicht auf


Überdimensionierung oder nicht erforderliche Beleuchtung überprüft. Des Weiteren

kann gleichzeitig die Anlage auf mögliche Einsparmaßnahmen überprüft werden. Da

der Energieeinsatz einer überzähligen Straßenleuchte bei Rückbau komplett entfällt,

amortisiert sich diese Maßnahme innerhalb kürzester Zeit. Diese Art von

Einsparmaßnahme ist am effektivsten, kommt aber in der Regel selten vor. Außerdem

ist beim Rückbau von nicht erforderlichen Anlagen mit Protesten aus der Bevölkerung

und der Politik zu rechnen. Die vorherige Einholung eines politischen Beschlusses ist

daher in jedem Fall anzuraten.

4.2.2. Verminderung der Betriebsstunden

Diese Art von E nergieeinsparmaßnahme ist wie die Vorige auch sehr effizient und

amortisiert sich innerhalb kürzester Zeit. Allerdings muss das vorhandene Potenzial

errechnet und gegen die Risiken abgewogen werden. Z.B. ist für Bremen die Änderung

der Ein- und Ausschaltzeiten zentral für die gesamte Beleuchtung möglich. Der

Aufwand ist entsprechend gering (ca. 100 E UR). Das Einsparpotenzial bei einer

Änderung der Einschaltdauer um jeweils 10 Minuten bei der Ein- und Ausschaltung

beträgt für Bremen 613.228 kWh/a entsprechend 122.645 E UR/a. Die Zeiten für

Bremen sind im Rahmenvertrag für den Betrieb der öffentlichen Beleuchtung festgelegt

und bereits optimiert. Die Amortisationszeiten können von K ommune zu Kommune

sehr stark schwanken, da das Potenzial (Anzahl der Leuchten) und der Aufwand

(Zentral oder für jeden Schaltschrank) gravierend voneinander abweichen können.

4.2.3. Nachtabschaltung

Der Aufwand entspricht dem des vorangegangenen Beispiels. Allerdings ist diese Art

von Einsparmaßnahmen aufgrund der bereits beschriebenen Risiken nicht zu empfehlen.

4.2.4. Nachtabschaltung über Leistungsreduzierung

Das Einsparpotenzial bei dieser Maßnahme beträgt z.B. bei einer Leuchte mit 70 W

Hochdruck-Natriumdampf und i ntegriertem Leistungsreduzierbaustein 56,26 kWh/a

entsprechend 11,25 EUR/a gegenüber einer Leuchte mit identischer Lampe und ohne

Reduzierbaustein (siehe Abbildung 4-1). Die Nachrüstung einer bestehenden Leuchte

kostet inkl. Montage ca. 120 EUR netto. Die Amortisationszeit beträgt ca. 10 Jahre. Die

Umrüstung lohnt sich somit nur bei relativ neuen Leuchten. Der Aufpreis einer neuen


Leuchte mit Leistungsreduzierbaustein bei Erneuerungs- oder Neubaumaßnahmen

beträgt allerdings nur ca. 10 - 25 EUR. Die Amortisationszeit somit nur 1 - 2 Jahre.

4.2.5. Spannungs-/ Strom- und Frequenzmodulation

Diese Art von Einsparmaßnahme ist aufgrund der bereits beschriebenen Risiken nicht

zu empfehlen.

4.2.6. Einsatz energieeffizienter Betriebsgeräte

Eine Umrüstung von bestehenden Leuchten auf elektronische Vorschaltgeräte lohnt sich

aufgrund der langen Amortisationszeiten von deutlich über 10 J ahren nicht. Bei einer

Ersatz- oder Neubeschaffung ist der Mehrpreis gegenüber einer Leuchte mit

konventionellem Vorschaltgerät gering. Die Amortisationszeit beträgt im Allgemeinen

3 - 4 Jahre. Der Einsatz von e lektronischen Vorschaltgeräten hat sich bei bestimmten

Lampenarten (z.B. Halogen-Metalldampflampe) bereits durchgesetzt.

4.2.7. Umrüstbaustein

Das Einsparpotenzial bei dieser Maßnahme beträgt z.B. bei einer Leuchte mit einer

Quecksilberdampf-Hochdrucklampe mit 125 W 225,50 k Wh/a entsprechend 45,10

EUR/a (siehe Abbildung 4-1). Die Umrüstung einer bestehenden Leuchte kostet inkl.

Montage ca. 120 E UR netto. Die Amortisationszeit beträgt ca. 3 Jahre. Diese

Maßnahme lohnt sich somit für neuere Leuchten, bis zu einem Alter von 10 - 15 Jahren.

Bei älteren Leuchten ist der Austausch der kompletten Leuchte mit einer effizienteren

Lampe effektiver.

4.2.8. Austausch der Leuchte

Das Einsparpotenzial bei dieser Maßnahme beträgt z.B. bei einer Leuchte mit einer

Quecksilberdampf-Hochdrucklampe mit 2 x 125 W, die noch in vielen Kommunen in

Durchgangsstraßen eingesetzt wird, bei einem Austausch gegen eine Leuchte mit einer

70 W Hochdruck-Natriumdampflampe 799,50 kWh/a entsprechend 159,90 EUR/a

(siehe Abbildung 4-1). Der Austausch der Leuchte kostet inkl. Montage ca. 300 EUR

netto. Die Amortisationszeit beträgt somit ca. 2 Jahre.


Abb. 4-1: Energiebilanz - Energieeinsparmaßnahmen konventionelle Technik

4.3. LED

Die LED-Technik steckt noch in den Kinderschuhen, aber die Entwicklung schreitet

immens voran. Deshalb stellt die folgende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nur den Stand

von heute dar und kann nicht uneingeschränkt verallgemeinert oder auf andere Anlagen

übertragen werden. Allerdings spiegelt sie den Trend und de n aktuellen Stand in der

Entwicklung der LED wieder.

Die Pilotstrecke für eine Wohnstraße in Bremen mit 9 Kleinleuchten ergibt gegenüber

einer modernen konventionellen Anlage eine Energieeinsparung von c a. 30 E UR/a

(siehe Abbildung 4-2). Die Einsparung kann allerdings in Verbindung mit einem

Lichtmanagement und dimmbaren Steuergeräten deutlich erhöht werden (siehe Kapitel

3.3.1.). Zum Vergleich sind in der Abbildung 4-2 zusätzlich der Energieverbrauch und

die Energiekosten einer nicht zeitgemäßen Anlage aufgeführt, die so noch heute in

vielen Kommunen im Einsatz ist. Hier beträgt die Energieeinsparung fast 80% und die

Kosteneinsparung ca. 500 EUR/a. Die Mehrkosten einer LED-Leuchte gegenüber einer

konventionellen Leuchte betragen ca. 150 EUR, sie ist somit fast 80% teurer. Bei der

Pilotanlage stehen der Einsparung von 30 EUR/a eine Mehrinvestition von 9 S tück x

150 EUR/Stück = 1.350 EUR gegenüber. Die Amortisationszeit beträgt dann 45 Jahre.

Die Haltbarkeit der LED ist zur Zeit mit ca. 50.000 Stunden angegeben. Dies entspricht

bei einer Jahresbrenndauer von 4.100 h ca. 12,5 Jahre Betriebszeit. Ein Ersatzmodul für

eine LED-Leuchte kostet heute noch ca. 150 EUR. Bei einer Haltbarkeit der Leuchten

Jahresbrennstunden 4.100 h/a, Reduzierter Betrieb 2.813 h/a

Art der Leuchte Leuchtmittel Anschlussleistung Energieverbrauch Energiekosten

Nachtabschaltung über Leistungsreduzierung

Altanlage Techn. Leuchte Hochdruck-Natriumdampflampen 70W 83 W 340,30 kWh/a 68,06 EUR/a

Neuanlage Techn. Leuchte Hochdruck-Natriumdampflampen 70W/50W 83 W / 63 W 284,04 kWh/a 56,81 EUR/a

Ersparnis 0 W / 20 W 56,26 kWh/a 11,25 EUR/a

Umrüstung von Hochdruck-Quecksilberdampflampen auf Natriumdsampf-Hochdrucklampen

Altanlage Techn. Leuchte Quecksilberdampf-Hochdrucklampen 125W 139 W 569,90 kWh/a 113,98 EUR/a

Neuanlage Techn. Leuchte Hochdruck-Natriumdampflampen 70W 84 W 344,40 kWh/a 68,88 EUR/a

Ersparnis 55 W 225,50 kWh/a 45,10 EUR/a

Komplettaustausch einer Leuchte

Altanlage Techn. Leuchte Quecksilberdampf-Hochdrucklampen 2x125W 278 W 1.139,8 kWh/a 227,96 EUR/a

Neuanlage Techn. Leuchte Hochdruck-Natriumdampflampen 70W 83 W 340,30 kWh/a 68,06 EUR/a

Ersparnis 195 W 799,50 kWh/a 159,90 EUR/a

Energieeinsparmaßnahmen - Konventionelle Technik


von 25 J ahren muss mindestens einmal das Modul ausgetauscht werden. Die

Instandhaltungskosten über die Lebensdauer einer LED-Leuchte betragen somit 150

EUR. Dem gegenüber stehen Instandhaltungskosten bei einer konventionellen Leuchte

von 56 EUR für den Lampenwechsel alle 3 Jahre. Über die übliche Lebensdauer einer

Leuchte von 25 Jahre ergeben sich somit folgende Gesamtkosten:

- effektive konventionelle Leuchte

- Energiekosten 533 EUR

- Instandhaltungskosten 56 EUR

- Gesamtkosten 589 EUR

- LED-Leuchte

- Energiekosten 451 EUR

- Instandhaltungskosten 150 EUR

- Gesamtkosten 601 EUR

Abb. 4-2: Energiebilanz - Wohnstraße Bremen LED Beleuchtung

Die Pilotstrecke für eine Verkehrsstraße in Bremen mit 23 G roßleuchten ergibt

gegenüber einer modernen konventionellen Anlage eine Energieeinsparung von ca. 370

EUR im Jahr (siehe Abbildung 4-3). In Verbindung mit einem Lichtmanagement und

dimmbaren Steuergeräten erhöht sich diese Einsparung auf 1.064 EUR/a. Zum

Vergleich sind in der Abbildung 4-3 zusätzlich der Energieverbrauch und di e

Energiekosten einer nicht zeitgemäßen Anlage mit Quecksilberdampf-

Hochdrucklampen aufgeführt, die so noch heute in vielen Kommunen im Einsatz ist.

Hier beträgt die Energieeinsparung 65 - 80% und die Kosteneinsparung ca. 3.433

EUR/a bzw. 4.120 EUR/a bei einer Anlage mit Lichtmanagement. Die Mehrkosten

einer LED-Leuchte mit Lichtmanagement gegenüber einer konventionellen Leuchte

betragen ca. 480 EUR, sie ist somit fast 150% teurer. Bei der Pilotanlage stehen so der

Einsparung von 370 EUR/a bzw. 1.064 EUR/a eine Mehrinvestition von 23 Stück x 480

EUR/Stück = 11.040 EUR gegenüber. Die Amortisationszeit beträgt dann 30 bzw. 11

Jahre.

LED - Pilotprojekt - Wohnstraße - Contrescarpe in Bremen, 9 LeuchtenArt der Leuchte Leuchtmittel Energieverbrauch Energiekosten

Altanlage HQL Freistrahlende Leuchte Quecksilberdampf-Hochdrucklampen 80W 3.542 kWh/a 708,40 EUR/a

Altanlage Techn. Leuchte Kompaktleuchtstofflampe 959 kWh/a 191,80 EUR/a

Neuanlage Techn. Leuchte LED 812 kWh/a 162,40 EUR/a


Abb. 4-3: Energiebilanz - Verkehrsstraße Bremen LED-Beleuchtung

4.4. Lichtmanagement

Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für ein Lichtmanagementsystem soll hier am

Beispiel Bremens detailliert betrachtet werden. Das Lichtmanagementsystem in Bremen

wurde in den Jahren 2005 bis 2009 e ingerichtet. Die Kosten für die erste Baustufe

(Zentrale mit Software und die Controller für die Schaltschränke) betrugen insgesamt

2.512.000 EUR und setzten sich wie folgt zusammen:

- Zentrale (2 Server, Software, Router, Firewall) 22.640 EUR

- 1.682 Stk. Controller a´ 1.480 EUR/Stück 2.489.360 EUR

Dies ergibt einen Betrag von c a. 40,00 EUR/Leuchte. Aufgrund der vorhandenen

Leuchtentechnik ist in Bremen ohne eine Anpassung der Leuchten keine

bedarfsgerechte Steuerung der Beleuchtung möglich, da die Leuchten in der Regel nicht

gedimmt oder reduziert werden können. Dieselbe Aufgabe kann auch, wenn vorhanden,

eine bestehende Rundsteueranlage oder eine im Schaltschrank eingebaute

astronomische Uhr erledigen. Im Vergleich zur Einrichtung eines

Lichtmanagementsystems kostet die Ausrüstung der Schaltschränke mit astronomischen

Uhren ca. 300 EUR/Stück. Auf eine Leuchte bezogen ergibt das ca. 8,00 EUR/Leuchte.

Zu der Preisdifferenz von 32 E UR/Leuchte kommen noch die Instandhaltungs- und

Betriebskosten (Bedienung, Ersatzteile, Softwarepflege) für das

Lichtmanagementsystem. Bei einer Erweiterung der Steuerung auf jede Leuchte

kommen noch einmal 100 EUR für den Leuchtencontroller und 50 – 100 EUR je nach

Lampentyp für den Dimmbaustein bzw. Reduzierbaustein hinzu (ohne

Einrichtungskosten des Systems wie Adressierung etc.). Dies ergibt für den Endausbau

eine Investition von 190 bi s 240 EUR/Leuchte. Hinzu kommen für die

verkehrsabhängige Regelung noch Kosten für das Beschaffen und E inbinden der

LED - Pilotprojekt - Verkehrsstraße - Theodor-Heuss-Allee in Bremen, 23 LeuchtenArt der Leuchte Leuchtmittel Energieverbrauch Energiekosten

Altanlage HQL Techn. Leuchte Quecksilberdampf-Hochdrucklampen 2x125W 26.215 kWh/a 5.243,00 EUR/a

Altanlage NAV Techn. Leuchte Natriumdampflampe 150 W 16.031 kWh/a 3.206,20 EUR/a

Neuanlage Techn. Leuchte LED 96 W 9.053 kWh/a 1.810,60 EUR/a

Neuanlage Techn. Leuchte LED 96 W m. Lichtregelung 5.616 kWh/a 1.123,23 EUR/a

Neuanlage Techn. Leuchte Natriumdampflampe 100 W 10.939 kWh/a 2.187,80 EUR/a


Verkehrsdaten sowie das Programmieren von S chaltungen. Bei einem Ansatz von 10

EUR/Leuchte ergibt das eine Investitionssumme von 200 - 250 EUR/Leuchte.

Berechnung der Amortisation

Die durchschnittliche Leistung pro Leuchte beträgt in Bremen 80,7 W. D.h. die Leuchte

hat bei einer Ganznachtschaltung (4.100 Std Volllast) einen Energieverbrauch von

330,87 kWh hat und die Energiekosten betragen 66,17 EUR/a. Laut Hersteller kann ein

Lichtmanagementsystem bis zu 27% zusätzlich Energie einsparen. Dies würde eine

Energieeinsparung von 17,87 E UR/a pro Leuchte und somit eine theoretische

Amortisationszeit von 11,2 – 14 Jahren ergeben.

In der Realität lässt sich aber nicht jede Leuchte zu jeder Zeit reduzieren. Z.B. sind die

meisten Wohnstraßen in Bremen nicht nach DIN ausgeleuchtet (statt 3 lux nach DIN,

nur 1 l ux) und können somit zu verkehrsarmen Zeiten nicht weiter reduziert werden.

Dies gilt auch für Fußgängerüberwegs- und Tunnelbeleuchtungsanlagen. Daher greift

der Ansatz der Energieeinsparung von 27 % nur bei Leuchten, die eine entsprechende

Reduzierung erlauben. Dies sind in Bremen in der Regel Leuchten in Verkehrsstraßen,

wie z.B. die Leuchten des Pilotprojektes in der Theodor-Heuss-Allee. Die

Amortisationszeit würde sich hierdurch noch einmal deutlich verschlechtern. Hier ist in

der Praxis ein Ansatz von 15 – 20 Jahren bei optimistischer Sichtweise angebracht.

Ergebnis 71

5. Ergebnis Die Diplomarbeit zeigt, dass die Modernisierung der kommunalen Straßenbeleuchtung

erhebliche Beiträge zur Energieeinsparung und zur Vermeidung von Kohlenstoffdioxid-

Emissionen leisten kann. Des Weiteren lässt sich mit den Maßnahmen die Qualität der

Beleuchtung wesentlich steigern. Der Handlungsbedarf zur Sanierung der

Straßenbeleuchtung ist einerseits durch den vorhandenen Investitionsstau und de n

enormen Kostendruck, der auf den Kommunen lastet, gegeben, andererseits sind die

Kommunen auch durch gesetzliche Vorgaben gezwungen, kurzfristig in die

Straßenbeleuchtung zu investieren [53]. Aufgrund der Komplexität der

Straßenbeleuchtung gibt es keine Universallösung zum Energiesparen, denn es handelt

sich immer um langfristige Investitionen. Vielmehr muss das Energiesparpotenzial

schrittweise analysiert werden. An erster Stelle muss immer die Ermittlung des

Anlagenbestandes stehen, denn ohne zu wissen, welche Anlagen im Netz sind, können

keine nachhaltigen Entscheidungen getroffen werden. Eine EDV-gestützte Archivierung

hat sich bereits vielfach bewährt. Für kleinere Anlagen reicht in der Regel eine selbst

erstellte Excel-Tabelle. Für größere Anlagen kann sich die Anschaffung einer speziellen

Anwendung für die Straßenbeleuchtung lohnen. Hieraus lassen sich die Altersstruktur

der Komponenten, die Art und Anzahl der Leuchten, Tragsysteme und Lampen und die

Gesamtleistung ermitteln und übersichtlich darstellen.

Ein Vergleich mit den Richtwerten des DStGb kann erste Hinweise auf das

Energieeinsparpotenzial einer Kommune liefern [12]. Zur Erschließung von

Energieeinsparpotenzialen können Maßnahmen verschiedenster Art durchgeführt

werden. Hierbei ist entscheidend, ob ein Technologiewechsel vollzogen oder ob an der

konventionellen Technik festgehalten werden soll, weil z.B. die finanziellen Mittel für

einen Umstieg nicht vorhanden sind oder weil die weitere Entwicklung noch zu

unsicher ist.

Für die konventionelle Technik eignen sich Maßnahmen zur Verminderung oder

Anpassung des Beleuchtungsniveaus und der Betriebszeiten, zur Nachtabschaltung oder

Reduzierung des Beleuchtungsniveaus in den verkehrsarmen Zeiten, zur Umrüstung auf

energieeffiziente Lampen und B etriebsmittel oder zum Austausch von kompletten

Leuchten. In der Regel refinanzieren sich diese Maßnahmen, aufgrund der im

Verhältnis zum Technologiewechsel geringen Investitionskosten, innerhalb kürzester

Ergebnis 72

Zeit durch die Einsparung von E nergie- und Instandhaltungskosten. Das

Energieeinsparpotenzial für diese Maßnahmen liegt bei max. 70%.

Der Umstieg auf eine Straßenbeleuchtung mit LED bedeutet immer auch einen

Technologiewechsel. Die LED-Leuchten bieten heute ein ebenso großes

Einsparpotenzial, wie die zur Zeit effektivsten konventionell bestückten Leuchten,

haben aber noch ein enormes Entwicklungspotenzial. Neben den vielen Vorteilen, wie

Wartungsfreundlichkeit, Insektenfreundlichkeit, wenig Streulicht, flexible

Einsatzmöglichkeiten und gute Regelbarkeit, gibt es aber noch entscheidende Nachteile,

wie das schwierige Wärmemanagement, die erhöhte Blendungsgefahr für den

Verkehrsteilnehmer durch hohe Leuchtdichten, die Lichtfarbenstreuung, die fehlende

Standardisierung und v or allem der hohe Preis, die zur Zeit eine flächendeckende

Einführung der LED verhindern. Unbestritten ist allerdings, dass die LED in naher

Zukunft die konventionellen Lampen nach und nach ersetzen wird.

"Mit dem Einsatz eines Lichtmanagementsystems können noch einmal zusätzlich bis zu

30% Energie eingespart werden" versprechen die Hersteller. Dass adaptive

Beleuchtungsstrategien viele Vorteile, wie bedarfsgerechte Steuerung der Leuchten,

flexible Anpassung an die jeweilige Beleuchtungssituation, Energieeinsparung,

modularer Aufbau und Optimierung der Instandhaltung haben, ist unbestritten, aber

diese Vorteile, dies gilt vor allem für die Energieeinsparung von bi s zu 30%, greifen

nur, wenn das System vollständig ausgebaut ist und die zu steuerende Anlage nach oder

über der DIN dimensioniert ist. In der Praxis sind bestehende Anlagen eher deutlich

unterhalb der DIN-Werte dimensioniert, so dass in den verkehrsarmen Zeiten nicht

weiter reduziert werden kann. Der Ausbau zu einer für jede Leuchte individuellen

Steuerung ist außerdem sehr aufwendig und t euer. Die zentralen

Lichtmanagementsysteme gibt es von verschiedenen Herstellern, die zum Großteil auf

echelon iLon basieren und übe r das LONWorks-Protokoll kommunizieren. Des

Weiteren gibt es noch dezentrale Systeme, die über Bewegungssensoren an den

Leuchten oder per SMS das Licht einschalten, dimmen und a usschalten können. Alle

Systeme sind sehr pflegeaufwendig, störanfällig bei der Datenübertragung, generieren

ein hohes Datenvolumen und sind teuer in der Ersatzteilbeschaffung. Durch den hohen

Aufwand und die teure Beschaffung lohnen sich Lichtmanagementsysteme nur bei

größeren Anlagen. Selbst dann liegen die Amortisationszeiten noch zwischen 15 und 20

Ergebnis 73

Jahren. Um die Straßenbeleuchtung bedarfsgerecht steuern zu können, ist es sinnvoll,

Verkehrsdaten in das System ein zu pflegen. Dies ist zur Zeit aber aufgrund der

fehlenden Standards für Schnittstellen schwierig und erfordert eine individuelle Lösung.

Die Erarbeitung von Standards zur Nutzung von Verkehrsdaten unter Leitung der BaSt

soll in Kürze fertig gestellt werden. Eine Alternative zur Echtzeiteinbindung von

Verkehrsdaten stellt auch die Einbindung von Ganglinien für verschiedene

Verkehrsstraßen und Zeiten dar. Für sehr wenig frequentierte Wege ist das System mit

Bewegungssensoren der Firma Philips e ine interessante Alternative. Der

wirtschaftliche Einsatz von Lichtmanagementsystemen lässt sich nur dann

verwirklichen, wenn folgende Bedingungen ganz oder teilweise erfüllt sind:

- keine Alternative vorhanden, z.B. durch Abschaltung der Rundsteuersignale

- ein Großteil der Leuchten regelbar

- die Anlage nach oder über der DIN dimensioniert

- möglichst großer Bestand an LED-Leuchten mit Dimmung vorhanden

- Integration von ode r in Subsysteme z.B. Parkleitsystem, Verkehrszählung,

Beleuchtungsmanagement möglich

- deutlich günstigere Preise

- wenig Datenvolumen, somit geringe Störanfälligkeit und Übertragungskosten

Der Einsatz von adaptiven Beleuchtungsstrategien ist gerade in Verbindung mit

moderner LED-Technik sehr effektiv bzw. erst möglich. Durch die stetige

Weiterentwicklung der LED-Technik und de r Lichtmanagementsysteme werden die

Kosten durch das Marktverhalten weiter sinken, so dass sich in Zukunft die

Anschaffung auch für kleinere Anlagen lohnen kann. Auch durch die Zusammenarbeit

der Hersteller von LED-Leuchten und Lichtmanagementsystemen können aufgrund der

Synergien die Kosten weiter verringert werden. Die Schaffung eines Standards für

Komponenten der Systeme kann sich ebenfalls positiv auf die Kosten auswirken.

Denkbar wäre z.B. die Integration der Elektronik der Beleuchtungssteuerung

(Segmentcontroller und Leuchtencontroller) in die Elektronik der Leuchte.

hillers

Stempel


Anhang 74

6. Anhang 6.1. Abbildungsverzeichnis

Abb. 2-1: Beleuchtungssituationen A1 bis E2 nach DIN 13201-1 mit Beispiel [37] ...... 9

Abb. 2-2: Basistabelle der Beleuchtungssituation B2 [37]............................................. 10

Abb. 2-3: Zusatztabelle der Beleuchtungssituation B2 [37]........................................... 10

Abb. 2-4: Lichttechnische Anlagenwerte für Verkehrsstraßen [37]............................... 11

Abb. 2-5: Zeitplan für den Auslauf ineffizienter Lampen und Leuchtsysteme [48] ...... 14

Abb. 2-6: Einsatzgebiete und Verteilung nach Lampentypen [12] ................................ 17

Abb. 2-7: Aufbau und Bauformen technischer Straßenleuchten [49] ............................ 18

Abb. 2-8: Verteilung nach Leuchtentypen [12] .............................................................. 19

Abb. 2-9: Verteilung von Lichtpunkten in der Bundesrepublik Deutschland [12] ........ 22

Abb. 2-10: "Die Welle" - Errichtungszeiträume von Masten und Leuchten [39] .......... 23

Abb. 2-11: Anteil der Straßenbeleuchtung am kommunalen Stromverbrauch [33] ....... 24

Abb. 3-1: Leistungsreduzierung mit umschaltbaren Vorschaltgeräten [46]................... 28

Abb. 3-2: Funktionsweise einer LED [26] ..................................................................... 33

Abb. 3-3: LED-Leuchte mit fest integrierten LED´s, Quelle: www.indal.de ................ 34

Abb. 3-4: Auszug aus dem Beleuchtungsverwaltungsprogramm Contrescarpe ............ 36

Abb. 3-5: Energiebilanz Pilotprojekt Wohnstraße Contrescarpe ................................... 36

Abb. 3-6: Berechnungs- und Messwerte des Pilotprojektes Wohnstraße Contrescarpe 37

Abb. 3-7: Gegenüberstellung Altanlage (links) und der Neuanlage mit LED (rechts) .. 37

Abb. 3-8: Auszug aus dem Beleuchtungsverwaltungsprogramm Theodor-Heuss-Allee 38

Abb. 3-9: LED-Leuchte Philips Speedstar 80 Quelle: www.philips.de ......................... 39

Abb. 3-10: Energiebilanz Pilotprojekt Verkehrsstraße Theodor-Heuss-Allee ............... 39

Abb. 3-11: Steuerung Pilotprojekt Verkehrsstraße Theodor-Heuss-Allee ..................... 40

Abb. 3-12: Visor-Auszug aus dem Beleuchtungsverwaltungsprogramm LuxData ....... 41

Abb. 3-13: Übersicht der Leuchtentypen für die geplanten Pilotprojekte ...................... 42

Abb. 3-14: LED-Park im Stadtteil List in Hannover [9] ................................................ 43

Abb. 3-15: Prinzip des Steuerungssystems für die Straßenbeleuchtung ........................ 48

Abb. 3-16: Verkehrsmanagementzentrale Bremen ........................................................ 51

Abb. 3-17: Beispiel eines Segmentcontroller, Fa B.A.G. [1] ......................................... 54

Abb. 3-18: Beispiel eines Leuchtencontrollers, Fa B.A.G. [1] ...................................... 55

Abb. 3-19: Segmentcontroller der Fa. Echelon .............................................................. 56

Anhang 75

Abb. 3-20: Aufbau des Lichtmanagementsystems in Bremen - Gruppenansteuerung .. 56

Abb. 3-21: Aufbau des Lichtmanagementsystems in Bremen - Einzelansteuerung ...... 57

Abb. 3-22: Erfassungsbereich eines Bewegungssensors [20] ........................................ 60

Abb. 3-23: Bewegungssensor der Fa. Philips [20] ......................................................... 60

Abb. 3-24: Straßenleuchte mit Bewegungssensor der Fa. Philips [16] .......................... 61

Abb. 4-1: Energiebilanz - Energieeinsparmaßnahmen konventionelle Technik ............ 67

Abb. 4-2: Energiebilanz - Wohnstraße Bremen LED Beleuchtung ............................... 68

Abb. 4-3: Energiebilanz - Verkehrsstraße Bremen LED-Beleuchtung .......................... 69

Abb. 6-1: links - Wellenlänge der elektromagnetische Strahlung, rechts - Spektralfarben

des "weißen" Sonnenlichts [29] ...................................................................................... 76

Abb. 6-2: Kurve der relativen spektralen Hellempfindlichkeit für Tag- und Nachtsehen

[29] ................................................................................................................................. 77

Abb. 6-3: Lichtausbeute verschiedener Lichtquellen [22] ............................................. 79

Abb. 6-4: links: dreidimensionale Lichtstärkeverteilungskurve - rechts:

Lichtverteilungskurve LVK einer Ebene [52] ................................................................ 80

Abb. 6-5: Definition der Beleuchtungsstärke E [32] ...................................................... 81

Abb. 6-6: Arten der Beleuchtungsstärke [37] ................................................................. 83

Abb. 6-7: Die Leuchtdichte L[30] .................................................................................. 83

Abb. 6-8: Beschreibung der Blendung mittels Leuchtdichte [6] .................................... 83

Abb. 6-9: Stufen der Farbwiedergabe und Beispiele typischer Lampen [7] .................. 86

Abb. 6-10: Farbwiedergabe bei der Straßenbeleuchtung [45] ........................................ 86

Anhang 76

6.2. Glossar

Für das allgemeine Verständnis für die Notwendigkeit, den Nutzen, die Funktionsweise

und die Planungsgrundlagen der öffentlichen Straßenbeleuchtung ist es erforderlich,

typische Begriffe und Größen aus der Lichttechnik zu erläutern.

Licht

Bezeichnet die vom menschlichen Auge wahrnehmbare sichtbare Strahlung. Dabei

handelt es sich um einen kleinen Ausschnitt des elektromagnetischen

Strahlungsspektrums, das neben dem sichtbaren Licht auch die Gamma-, Röntgen,

Infrarotstrahlung sowie die UV-Strahlung und die Radiowellen umfasst (siehe

Abbildung 6-1). Die für das menschliche Auge sichtbare Wellenlänge des Lichts von

380 bis 780 N anometer wird auch als Spektralbereich bezeichnet. Dieser Bereich

umfasst das Spektrum der verschiedenen Farben von V iolett über Blau, Grün, Gelb

nach Rot. Außerhalb dieses Bereiches kann das menschliche Auge keine Strahlung

„sehen“. Diese nicht sichtbaren Bereiche können allerdings zum Teil auf andere Weise

vom menschlichen Körper wahrgenommen werden z.B. IR-Strahlung wärmt, UV-A-

Strahlung bräunt [29].

Abb. 6-1: links - Wellenlänge der elektromagnetische Strahlung, rechts - Spektralfarben

des "weißen" Sonnenlichts [29]

Anhang 77

Tag- und Nachtsehen

Das menschliche Auge besitzt zwei Rezeptorsysteme (Zapfen und Stäbchen), die den

Menschen in die Lage versetzen, farbige Impulse zu verarbeiten und sehr große

Schwankungen der Reizintensitäten wahrzunehmen [29].

Skotopisches Sehen (Nachtsehen)

Die große Intensitätsbandbreite wird allerdings damit erkauft, dass bei Dunkelheit nur

ein Schwarz/Weiß sehen möglich ist. Im skotopischen Bereich

(Adaptationsleuchtdichten < 0,01 c d/m2) werden die Stäbchen als Empfängertypen

aktiv. Da sich im gelben Fleck nur Zapfen befinden, kann man in der Dunkelheit direkt

fixierte Gegenstände nur schwer oder gar nicht erkennen. Die Hellempfindlichkeit Vλ

stellt deren Bewertungsfunktion dar. Im skotopischen Bereich verschiebt sich das

Maximum der spektralen Hellempfindung zu kürzeren Wellenlängen (lmax = 507nm)

[5].

Abb. 6-2: Kurve der relativen spektralen Hellempfindlichkeit für Tag- und Nachtsehen

[29]

Photopisches Sehen (Tagsehen)

Das Farbensehen ist durch die Kombination der drei Zapfentypen des Auges möglich

und erfordert eine ausreichende Beleuchtung. In diesem photopischen Bereich

(Adaptationsleuchtdichten > 10 cd/m2) wird das Sehen durch die Zapfen in der Netzhaut

bestimmt. Deren Empfindlichkeit beschreibt die spektrale Hellempfindlichkeit

Anhang 78

Vλ(lmax=555nm) (siehe Abbildung 6-2). Die im zentralen Areal angesiedelten Zapfen

ermöglichen ein Sehen mit sehr hoher räumlicher Auflösung und hohe r

Kontrastempfindlichkeit. Die beiden Rezeptorsysteme weisen eine unterschiedliche

Empfindlichkeit gegenüber Licht verschiedener Frequenzen auf. Dadurch erscheinen

farbige Gegenstände, die im Tageslicht die gleiche Helligkeit aufweisen, in der

Dämmerung verschieden hell. Das Empfindlichkeitsmaximum für das skotopische

Sehen liegt bei 507 nm und für das photopische Sehen bei 555 nm (siehe Abbildung 2-

6). Demnach erscheinen blaue Farben bei Dunkelheit heller, rote Farben aufgrund der

Verschiebung der Kurve dunkler [5].

Mesopisches Sehen

Der mesopische Bereich liegt zwischen dem skotopischen Sehen (reines Nachtsehen)

und photopischen Sehen (reines Tagsehen) und ist für den nächtlichen Straßenverkehr

bei Leuchtdichten zwischen den Bereichen 0,01 – 30 cd/m2 typisch. Eine standardisierte

Bewertung von Licht in diesem Bereich ist bis heute nicht erfolgt. Erste

Untersuchungen liefern Anhaltspunkte, dass die bekannten Messmethoden und

Messgrößen zur Straßenbeleuchtung neu überdacht werden müssen, da alle Kenngrößen

nach dem photopischen Sehen bewertet wurden [5].

Lichtstrom

Der Lichtstrom Φ – gemessen in Lumen (lm) - bezeichnet die gesamte Lichtleistung

(optische Leistung) einer Lichtquelle. Er beschreibt die von de r Lichtquelle in alle

Richtungen abgestrahlte Leistung im sichtbaren Bereich. Die abgegebene

Strahlungsleistung in Watt beinhaltet neben dem sichtbaren Bereich der Lichtleistung

auch die anderen Frequenzbereiche (z.B. Wärmestrahlung). Die Einheit Lumen

resultiert aus der Einbeziehung der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges.

Ein im M aximum der spektralen Augenempfindlichkeit (photopisch, 555nm)

abgegebener Strahlungsfluss von 1 W erzeugt einen Lichtstrom von 683 l m. In

Bereichen geringerer Augenempfindlichkeiten entsprechend weniger. Eine Glühlampe

mit einer Leistung von 100 W hat etwa 1.400 Lumen [5].

Anhang 79

Lichtausbeute bzw. Wirkungsgrad

Die Lichtausbeute η beschreibt, wie viel Licht ein Leuchtmittel aus der eingebrachten

Energie erzeugt. Sie ist damit das Maß für die Wirtschaftlichkeit der künstlichen

Lichtquelle. Berechnet wird die Lichtausbeute aus dem Verhältnis des Lichtstroms Φ

(gemessen in Lumen: lm) zur elektrischen Leistungsaufnahme P (gemessen in Watt:

W). Je höher der Lumen/Watt-Wert, desto energieeffizienter sind die Lampen. Die

Formel für die Lichtausbeute bzw. Wirkungsgrad lautet:

𝜂 = 𝜙𝑃

in lmW

Herkömmliche Glühlampen wandeln nur etwa fünf Prozent der elektrischen Energie in

sichtbares Licht um, der Rest ist Wärmestrahlung. Der theoretisch erreichbare

Maximalwert bei völliger Umsetzung der elektrischen Energie in sichtbares Licht

beträgt 683 lm/W [23]. In Abbildung 6-3 ist die Lichtausbeute verschiedener

gebräuchlicher Lichtquellen aufgeführt.

Abb. 6-3: Lichtausbeute verschiedener Lichtquellen [22]

Lichtmenge

Die Lichtmenge Q ist das Produkt von Zeit t und abgegebenem Lichtstrom Φ und hat

die Einheit lmh. Die Lichtmenge erfasst die in einem Zeitraum abgegebene Lichtenergie

[23]. Die Formel für die Lichtmenge lautet:

𝑄 = 𝜙 × 𝑡 in [lmh]

Anhang 80

Lichtstärke

Die Lichtstärke I ist ein Maß für den pro Raumwinkel Ω abgegebenen Lichtstrom Φ.

Die Einheit der Lichtstärke Candela (cd) ist die Grundeinheit der Lichttechnik, von der

alle weiteren lichttechnischen Größen abgeleitet sind. Während eine ideale,

punktförmige Lichtquelle ihren Lichtstrom gleichmäßig in alle Richtungen des Raumes

abstrahlt und i hre Lichtstärke in allen Richtungen gleich ist, ergibt sich in der Praxis

jedoch eine, teils durch den Aufbau des Leuchtmittels und t eils durch die gezielte

Lenkung der Leuchte bewirkt, ungleichmäßige räumliche Verteilung des Lichtstroms.

Die Lichtstärkeverteilungskurve (LVK) ist ein Schnitt durch den dreidimensionalen

Lichtstärkeverteilungskörper einer Lichtquelle (siehe Abbildung 6-4 links). Sie

beschreibt die Lichtverteilung in einer Ebene (siehe Abbildung 6-4 rechts) [52]. Die

Lichtstärke wird in der Regel in ein Polarkoordinatensystem als Funktion des

Ausstrahlwinkels eingezeichnet. Die Angaben sind auf jeweils 1000 lm bezogen, damit

unterschiedliche Lichtquellen direkt verglichen werden können. Die Formel für die

Lichtmenge lautet:

𝐼 = 𝜙Ω

in [cd]

Abb. 6-4: links: dreidimensionale Lichtstärkeverteilungskurve - rechts:

Lichtverteilungskurve LVK einer Ebene [52]

Anhang 81

Beleuchtungsstärke

Die Beleuchtungsstärke E gibt das Verhältnis des auffallenden Lichtstroms Φ zur

beleuchteten Fläche A an. Die Beleuchtungsstärke beträgt 1 lx, wenn der Lichtstrom 1

lm auf eine Fläche von 1 m² auftrifft (siehe Abbildung 6-5) [32].

Die Formel für die Beleuchtungsstärke lautet:

𝐸 = 𝜙𝐴

in [lx]

Abb. 6-5: Definition der Beleuchtungsstärke E [32]

Die Beleuchtungsstärke wird mit e inem Luxmeter auf horizontalen und vertikalen

Flächen gemessen. Sie beschreibt allerdings nicht präzise den Helligkeitseindruck eines

Raumes, da dieser wesentlich von de n Reflexionseigenschaften der Raumflächen

abhängt. Ein Raum mit h ellen Umgebungsflächen erscheint heller als ein Raum mit

dunklen Umgebungsflächen.

Weil die Lichtverteilung einer normalen Beleuchtung nicht absolut gleichmäßig ist,

geben Normen in der Regel die mittlere Beleuchtungsstärke an. Die mittlere

Beleuchtungsstärke ist das gewichtete arithmetische Mittel aller Beleuchtungsstärken

im Raum. Die Beleuchtungsstärke wird hauptsächlich für die Auslegung von

Straßenbeleuchtungsanlagen in Wohn- und Anliegerstraßen herangezogen [37].

Anhang 82

Eine normale Kerzenflamme hat z.B. im Abstand von e inem Meter ungefähr ein Lux

Beleuchtungsstärke. Weitere Beispiele für horizontale Beleuchtungsstärken im Freien:

Art Beleuchtungsstärke

Sonniger Sommertag 60.000 bis 100.000 lx

Trüber Sommertag bis 20.000 lx

Trüber Wintertag bis 3.000 lx

Vollmondnacht bis 0.25 lx

Sternenklare Nacht bis 0.01 lx

und typische Beleuchtungsstärken in Innenräumen:

Art Beleuchtungsstärke

Büroraum 500 bis 1.500 lx

Industriehalle 100 bis 500 lx

Wohnzimmer 100 bis 300 lx

Kellerraum 30 bis 100 lx

Neben der horizontalen Beleuchtungsstärke EH (Abbildung 6-6 Zeichnung 1) gibt es

noch folgende für die Auslegung der Straßenbeleuchtung wichtige Arten der

Beleuchtungsstärke [37].

Vertikale Beleuchtungsstärke EV (Abbildung 6-6 Zeichnung 2)

Sie ergibt sich von de m Lichtstrom, der auf die vertikale Ebene fällt und ist für die

Gesichtserkennung, Beleuchtung von Fußgängerüberwegen und für Anstrahlungen von

Fassaden etc. wichtig. Die Berechnungspunkte liegen bei 1,5m über der

Straßenoberfläche und liegen parallel zur Hauptbewegungsrichtung der Fußgänger [37].

Halbzylindrische Beleuchtungsstärke ESC(Abbildung 6-6 Zeichnung 4)

Die halbzylindrische Beleuchtungsstärke beschreibt die Anteile der vertikalen

Beleuchtungsstärke, die auf eine halbzylindrische Messfläche fallen. Sie ist

Voraussetzung für das Erkennen entgegenkommender Personen. Auf Parkplätzen im

Anhang 83

Freien sind zum Beispiel 1,5 bi s 5 lx (gemessen 1,5 M eter über dem Boden) richtig

[37].

Abb. 6-6: Arten der Beleuchtungsstärke [37]

Leuchtdichte

Die Leuchtdichte L ist das Maß für den Helligkeitseindruck, den das Auge von einer

leuchtenden oder beleuchteten Fläche hat (siehe Abbildung 6-7). Die Einheit der

Leuchtdichte ist Candela pro Flächeneinheit (cd/m2), bei Lampen cd/cm2 und wird in

der Außenbeleuchtung als Planungsgröße verwendet [30].

Abb. 6-7: Die Leuchtdichte L[30]

Mit der Leuchtdichte wird bezogen auf die Straßenbeleuchtung der Helligkeitseindruck

der Fahrbahn aus der Beobachtungsrichtung des Fahrzeugführers beschrieben. Des

Weiteren kann auch die Blendung durch Lampen und Leuchten als Störfaktor mit der

Leuchtdichte L beschrieben werden (siehe Abbildung 6-8) [6].

Abb. 6-8: Beschreibung der Blendung mittels Leuchtdichte [6]

http://www.licht.de/typo3temp/pics/L_b6fbaeddbb.jpg

Anhang 84

Gleichmäßigkeit

Ein wichtiges Gütemerkmal in der Straßenbeleuchtung ist die Gleichmäßigkeit der

Leuchtdichte. Vielfach wird in den Kommunen aus Energiespargründen jede zweite

Leuchte abgeschaltet. Dies ist bezogen auf das Gütemerkmal Gleichmäßigkeit die

falsche Methode, denn durch die Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung entstehen dunkle

Zonen (sogenannte Tarnzonen), in denen Personen bzw. Hindernisse auf der Fahrbahn

vom Verkehrsteilnehmer nicht erkannt werden können. Diese Abschaltungen verletzen

somit die Verkehrssicherungspflicht, und die Kommune kann im Schadensfall haftbar

gemacht werden. Eine gleichmäßige Leuchtdichte bei niedrigem Niveau ist immer

besser, als eine ungleichmäßige Beleuchtung auf hohem Niveau. Die für die Bewertung

der Beleuchtungsverhältnisse bedeutende Längsgleichmäßigkeit definiert sich als das

Verhältnis von minimaler Leuchtdichte Lmin zur maximal auftretenden Leuchtdichte

Lmax auf einer Linie parallel zur Straßenachse [37].

𝑈𝑖 =𝐿𝑚𝑖𝑛𝐿𝑚𝑎𝑥

Entgegen der Längsgleichmäßigkeit, die sich auf eine Linie parallel zur Fahrbahn

bezieht, gibt die Gesamtgleichmäßigkeit die Gleichmäßigkeit der gesamten

Straßenfläche im Bewertungsfeld wieder. Die Gesamtgleichmäßigkeit der Leuchtdichte

U0 definiert sich somit als das Verhältnis der minimalen Leuchtdichte Lmin im

Bewertungsfeld zur mittleren Fahrbahnleuchtdichte.

𝑈0 = 𝐿𝑚𝑖𝑛𝐿

Die erforderlichen Werte für die Gütemerkmale Gesamt- und Längsgleichmäßigkeit

können der DIN entnommen und m üssen bei der Planung einer

Straßenbeleuchtungsanlage nach DIN berücksichtigt werden [37].

Adaptationsstrecken

Da das Auge der abnehmenden Helligkeit nur mit einer zeitlichen Verzögerung folgen

kann, ist die Wahrnehmungssicherheit für diese Zeit herabgesetzt z.B. bei Einfahrten in

Tunnel und U nterführungen. Bis sich die Augen vom Hellen ans Dunkle gewöhnt

haben, können gefährliche Minuten vergehen. Die Anpassung von D unkel nach Hell

dagegen beträgt nur Sekunden. Dieses kann durch Übergangsstrecken verhindert

werden, wo den Augen Zeit gegeben wird, sich den Helligkeitsverhältnissen anzupassen

Anhang 85

(Adaptation). Diese Adaptationsstrecke ist eine Strecke abnehmender Helligkeit, die

umso länger ist, je höher die zugelassene Geschwindigkeit ist [23].

Lichtfarbe

Die Lichtfarbe ist die Eigenfarbe des von den Lampen abgestrahlten Lichts, welche

durch die Farbtemperatur in Kelvin (K) bestimmt wird. Je höher die Temperatur, desto

weißer die Lichtfarbe. Die Lichtfarbe von Lampen ist in drei Gruppen eingeteilt [50]:

1. Warmweißes (ww) Licht wird als gemütlich und be haglich empfunden.

Farbtemperatur < 3.300 K

2. Neutralweißes (nw) Licht erzeugt eine eher sachliche Stimmung. Farbtemperatur

3.300 – 5.000 K

3. Tageslichtweißes (tw) Licht eignet sich für Innenräume erst ab einer

Beleuchtungsstärke von 1.000 Lux. Farbtemperatur > 5.000 K

Durch die unterschiedliche spektrale Zusammensetzung der Lichtfarbe kann das Licht

von Lampen gleicher Lichtfarbe unterschiedliche Farbwiedergabeeigenschaften

besitzen. Aus der Lichtfarbe einer Lampe lässt sich nicht auf die Farbwiedergabequalität

schließen. Durch spezielle Vorsätze, die das Licht lenken, filtern oder einfärben, können

Lichtfarbe und Farbwiedergabeeigenschaft verändert werden [50].

Farbwiedergabe

Licht und Farbe bestimmen das menschliche Wohlbefinden und di e Atmosphäre der

Umgebung bzw. eines Raumes. Die korrekte Farbwiedergabe auch bei künstlichem

Licht ist ein wichtiges Gütemerkmal der Beleuchtung. Die Farbwiedergabe einer Lampe

beschreibt deren Fähigkeit, Körperfarben aufgrund der spektralen Zusammensetzung

möglichst naturgetreu wiederzugeben. Die Qualität der Farbwiedergabe wird mit dem

Farbwiedergabeindex Ra angegeben. Je niedriger der Wert ist, desto mangelhafter

werden die Körperfarben beleuchteter Gegenstände wiedergegeben. Der

Farbwiedergabe-Index von R a = 100 i st optimal; in Innenräumen sollte der Ra-Index

nicht unter 80 l iegen [7]. Abbildung 6-9 zeigt die Stufen der Farbwiedergabe und

Beispiele typischer Leuchtmittel. In Abbildung 6-10 ist die Farbwiedergabe

verschiedener Leuchtmittel der Straßenbeleuchtung dargestellt. Im linken Bild ist eine

Straßenbeleuchtung mit einer Natriumdampf-Hochdrucklampe abgebildet, die eher eine

schlechte Farbwiedergabequalität besitzt. Im mittleren Bild wird die Straße mit e iner

Anhang 86

Quecksilberdampf-Hochdrucklampe und im rechten mit einer Halogen-

Metalldampflampe ausgeleuchtet, die eine sichtbar bessere Farbwiederqualität besitzen

[45].

Abb. 6-9: Stufen der Farbwiedergabe und Beispiele typischer Lampen [7]

Abb. 6-10: Farbwiedergabe bei der Straßenbeleuchtung [45]

Anhang 87

6.3. Literaturverzeichnis

[1] BAG electronics GmbH: INTRON - Kosten senken und die Umwelt schonen, BAG

electronics GmbH, Arnsberg

[2] Bodenhaupt, Frank: DIN EN 13201, www.strassenlicht.de,

www.strassenlicht.de/index.php?option=com_content&view=article&id=89:din-en-

13201&catid=35:normen-din-en&Itemid=53, Stand: 10.04.2011

[3] Bodenhaupt, Frank: DIN EN 13201 Teil 2, www.strassenlicht.de,

www.strassenlicht.de/index.php?view=article&catid=35%3Anormen-din-en-a-

co&id=91%3Adin-en-13201-teil-2&option=com_content&Itemid=53, Stand:

10.04.2011

[4] Bodenhaupt, Frank: Schalten der Straßenbeleuchtung, www.strassenlicht.de,

www.strassenlicht.de/index.php?option=com_content&view=article&id=226:schalten-

der-strassenbeleuchtung&actid=42:sonstiges&Itemid=53, Stand: 08.04.2011

[5] Bodenhaupt, Frank: Tag- und Nachtsehen, www.strassenlicht.de,

www.strassenlicht.de/index.php?option=com_content&view=article&id=87:tag-und-

nachtsehen&catid=34:grundlagen-der-strassenbeleuchtung&Itemid=53, Stand:

01.05.2011

[6] Bodenhaupt, Frank: Leuchtdichte L, www.strassenlicht.de,

www.strassenlicht.de/index.php?view=article&catid=34%3Agrundlagen-der-

strassenbeleuchtung&id=56%3Aleuchtdichte&option=com_content&Itemid=53, Stand:

01.05.2011

[7] Bodenhaupt, Frank: Farbwiedergabe, www.strassenlicht.de,

www.strassenlicht.de/index.php?view=article&catid=34%3Agrundlagen-der-

strassenbeleuchtung&id=52%3Afarbwiedergabe&option=com_content&Itemid=53,

01.05.2011

[8] Bressem, Jörg: Digitale Revolution in der Straßenbeleuchtung, Beckmann Verlag

GmbH & Co. KG, Kommunale Technik 4/2010, Lehrte, Beckmann Verlag GmbH & Co.

KG, 2010

Anhang 88

[9] Bressem, Jörg: LED: Hannover auf der Suche nach neuen Einsparmöglichkeiten und

dem richtigen Einstiegszeitpunkt, Stadtwerke Hannover AG

[10] Bundesumweltministerium, Klimaagenda 2010: Der Umbau der

Industriegesellschaft, Berlin, 2007

[11] Die Kommission der europäischen Gemeinschaften: EG Verordnung zu

Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Leuchtstofflampen ohne

eingebautes Vorschaltgerät, Hochdruckentladungslampen sowie Vorschaltgeräte und

Leuchten zu ihrem Betrieb, Die Kommission der europäischen Gemeinschaften,

Verordnung (EG) Nr. 245/2009 der Kommission vom 18.März 2009, Amtsblatt der

europäischen Union, 2009

[12] DStGB / Philips / Rechtanwälte Wegner Ullrich Müller-Helle & Partner, Deutscher

Städte- und Gemeindebund DStGB: Öffentliche Beleuchtung Analyse, Potenziale und

Beschaffung, Berlin, Deutscher Städte- und Gemeindebund DStGB, 2009

[13] Echelon Corporation: Echelon - The Power Behind Devices that Link, Think, and

Deliver, Echelon Corporation

[14] Eckert, Dr.-Ing. Martin / Meseberg Dr. rer. nat. Hans-Hubert, Deutsche

Lichttechnische Gesellschaft (LiTG) e.V.: Straßenbeleuchtung und Sicherheit, LiTG-

Publikation Nr. 17:1998, Erste Auflage, Deutsche Lichttechnische Gesellschaft e.V.,

1998, 3-927787-16-7

[15] Elbing, Dr. Clemens / Heller, Karl-Heinz, ÖPP Deutschland AG (Partnerschaften

Deutschland): ÖPP-Beleuchtungsprojekte, Berlin, ÖPP Deutschland AG, 2010

[16] Epperlein, Dinah: Bedarfsgerechte Straßenbeleuchtung in Wohngebieten - Erste

Erfahrungen mit einer sensorgesteuerten LED-Beleuchtung, Stadt Göttingen -

Energiereferat, Fachkonferenz des DStGB - Energieeffiziente Beleuchtung in Städten

und Gemeinden, Vortrag vom 18.05.2011 in Hannover

[17] Finger, Josef Dipl.-Ing., Vortrag vom 28.04.2010: Lichtmanagementsysteme im

Vergleich, STEP Consult GmbH, Straßenbeleuchtung Regionaltagung der

Energieagentur NRWHerten

Anhang 89

[18] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsausschuss

Außenbeleuchtung: Richtlinien für die Beleuchtung in Anlagen für Fußgängerverkehr,

Köln, FGSV Verlag, 1977

[19] Gemeinde Remchingen: Festakt zum bundesweit größten Wechsel auf LED-

Straßenlampen, Gemeinde Remchingen, Pressemitteilung der Gemeinde Remchingen

[20] Glaser, Bernd - Philips GmbH: Hohes Sparpotenzial durch bedarfsgerechtes Licht,

Philips GmbH, Pilotprojekt für Straßenbeleuchtung in Göttingen mit Philips

LumiMotion,

www.newscenter.philips.com/de_de/standard/news/lighting/20110610_lumimotion_inst

allation_nonnenstieg_goettingen.wpd, Stand: 10.08.2011

[21] Hartmann, Max, Energieinstitut Voralberg: Leitfaden energieeffiziente

Straßenbeleuchtung, Voralberg, Energieinstitut Voralberg, 2000

[22] Hellux: Leuchtmittel und ihr Wirkungsgrad, Hellux Construktions-Licht GmbH, Es

geht ein Licht auf., www.Hellux.de, www.hellux.de/de/intelligente-

stadtbeleuchtung/leuchtmittel-lichtausbeute/, Stand: 06.05.2011

[23] Höhne, Lothar / Schröter, Heinz-Georg, Rolf R. Cichowski: Straßenbeleuchtung,

Frankfurt am Main, VWEW Verlag, 1998, 3-8022-0560-X

[24] Höhne, Lothar /Schröter, Heinz-Georg, Rolf R. Cichowski: Straßenbeleuchtung,

Frankfurt am Main, VWEW-Verlag, 1998, 3-926193-03-4

[25] Huemer, Mag. Dr. Peter / Kühtreiber, Mag. Hannes / Tarmann, Mag. Dr. Gerhard,

Kooperationsprojekt Tiroler Landesumweltanwaltschaft & Tiroler Landesmuseen

Betriebsgesellschaft m.b.H.: Anlockwirkung moderner Leuchtmittel, Innsbruck, 2010

[26] Images SI Inc.: Photovoltaic Cells – Generating electricity, Images SI Inc., New

York, www.imagesco.com/articles/photovoltaic/photovoltaic-pg4.html, Stand:

06.05.2011

Anhang 90

[27] Licht.de: Normen: DIN 13201-1:2004 Straßenbeleuchtung, www.licht.de,

www.licht.de/de/licht-fuer-profis/normen-und-

vorschriften/detailansicht/lichtstandard/normen_din_13201_12004_strassenbeleuchtung

_teil_1_auswahl_von_beleuchtungsklassen_din_en_132012/lichtaction/standards/,

Stand: 01.05.2011

[28] Licht.de, Fördergemeinschaft Gutes Licht: licht.wissen 01 - Die Beleuchtung mit

künstlichem Licht, Frankfurt am Main, licht.de Fördergemeinschaft Gutes Licht, 978-3-

926193-38-4

[29] Licht.de: Lampen: Energieeffizient und langlebig, Licht.de, www.licht.de/de/licht-

know-how/beleuchtungstechnik/lampen/, Stand: 04.05.2011

[30] Licht.de: Leuchtdichte, www.licht.de, Lichtlexikon, www.licht.de/de/info-und-

service/lichtlexikon/details-lichtlexikon/leuchtdichte/, Stand: 04.05.2011

[31] Licht.de, licht.de - Fördergemeinschaft Gutes Licht: licht.wissen 17 - LED, Das

Licht der Zukunft, Frankfurt am Main, 2010, 978-3-926193-55-1

[32] Osram AG: Beleuchtungsstärke E, Osram AG, Lichtlexikon,

www.osram.de/osram_de/Tools_%26_Services/Training_%26_Wissen/Lichtlexikon/po

pups/pop_Beleuchtungsstaerke_E.jsp, Stand: 04.05.2011

[33] Philips AEG Licht GmbH / WestLB AG / WestKC GmbH: Kostenoptimierung

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[34] Philips GmbH - Unternehmensbereich Lighting - Geschäftsbereich Leuchten:

Telemanagement der nächsten Generation, Philips GmbH, Starsense, Springe,

www.philips.de/lighting, Stand: 14.08.2011

[35] Piller, Sabine, Bremer Energie Konsens: Zwischenbericht EU-Projekt EnLight,

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[36] Prognos AG: Potenziale für Energieeinsparung und Energieeffizienz im Lichte

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Anhang 91

[37] Richter, Hans-Joachim, Trilux GmbH & Co.KG: Planungshilfe - Licht für Europas

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Trilux GmbH & Co. KG, 2005

[38] Rittershaus, Dr. Lutz: MDM Mobilitäts-Daten-Marktplatz, Bundesanstalt für

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[39] Rönitzsch, Dr. H.: Errichtungszeiträume von Masten und Leuchten, VDN -

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[40] Siteco Beleuchtungstechnik GmbH, Kapitel 8 - Lichtmanagement, Siteco

Beleuchtungstechnik GmbH

[41] Sonntagsjournal der Nordsee-Zeitung: Stadt Langen in „neuem“ Licht!, Nordsee-

Zeitung, Presseartikel vom 12.06.2011

[42] Stadtwerke Lemgo Consult GmbH: Dial4Light - Licht per Anruf, Stadtwerke

Lemgo Consult GmbH, www.dial4light.de/dial4light/d4lDefault.do, Stand: 13.08.2011

[43] swb Beleuchtung GmbH: Jahresbericht 2010, swb Beleuchtung GmbH,

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[44] Trilux Lenze GmbH & Co. KG: Beleuchtungspraxis Außenbeleuchtung, Arnsberg,

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[45] Ueberschaer, A., TU Ilmenau: LEDs in der Straßenbeleuchtung, TU Ilmenau

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[46] Vossloh-Schwabe: Leistungsreduzierung mit umschaltbaren Vorschaltgeräten,

Vossloh-Schwabe, www.vossloh-

schwabe.com/ger/technische_hinweise/entladungslampen/65.php, Stand: 21.07.2011

[47] Waldorf, Dr. Jürgen: Sanierung der Beleuchtung: Eine Chance für Kommunen zur

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www.zvei.org/fileadmin/user_upload/presse/2009/2009-02-05-01_Waldorf__3_.pdf,

Stand: 01.06.2011

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[48] www.led-lichtservice.de: EU-Ökodesign, LED LICHT SERVICE, www.led-

lichtservice.de/index.php/argumente/eu-oekodesign, Stand: 12.04.2011

[49] www.wikipedia.de: Straßenbeleuchtung, www.wikipedia.de, Die freie

Enzyklopädie, de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%9Fenleuchte, Stand: 13.04.2011

[50] www.wikipedia.de: Lichtfarbe, www.wikipedia.de,

de.wikipedia.org/wiki/Lichtfarbe, Stand: 08.05.2011

[51] www.wikipedia.de: LED, www.wikipedia.de, de.wikipedia.org/wiki/Led, Stand:

08.05.2011

[52] Zumtobel Lighting GmbH: Die Lichtstärkeverteilung, Zumtobel Lighting GmbH,

www.zumtobel.com/light-dictionary/de/Litec_deLichtstaerkeverteilung.html, Stand:

15.05.2011

[53] ZVEI: Mit moderner Lichttechnik - Kosten und CO2-Ausstoß senken, ZVEI, ZVEI

Pr-11/2009, 2009,

www.zvei.org/de/presse/pressearchiv/archiv_2009/pressedetail/mit_moderner_lichttech

nik_kosten_und_co2_ausstoss_senken/, Stand: 23.05.2011

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Diplomarbeit: Energieeffiziente öffentliche Beleuchtung · Energieeffiziente öffentliche Beleuchtung Rechtliche, wirtschaftliche und technische Aspekte von bedarfsgerechten, adaptiven