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Strahlende Bilanz – Energiesparende LED-Straßenleuchten bewähren sich im Praxistest

Zwei Jahre nach der Inbetriebnahme des Testfelds in der rheinland-pfälzischen Ortsgemeinde Maxdorf ziehen die Kooperationspartner KIT, Pfalzwerke Netz AG und GRATZ Luminance GmbH eine positive Bilanz. Die 25 installierten Mid-Power-LED-Straßenleuchten liefen ausfallfrei und belegen ihr Stromsparpotenzial.

In Maxdorf wurden 2019 sparsame Mid-Power-LEDs für eine bessere und nachhaltigere Ausleuchtung im Musikerviertel installiert. Der Testbetrieb bestätigt Langlebigkeit, Energieeffizienz und besseren Sehkomfort der neuen Leuchten. (Bild: Pfalzwerke Netz AG)
In Maxdorf wurden 2019 sparsame Mid-Power-LEDs für eine bessere und nachhaltigere Ausleuchtung im Musikerviertel installiert. Der Testbetrieb bestätigt Langlebigkeit, Energieeffizienz und besseren Sehkomfort der neuen Leuchten. (Bild: Pfalzwerke Netz AG)
Offizieller Start des Feldtests: Dr. Philipp Scherer (ehemals KIT), Dr. Stefan Lang (Pfalzwerke AG), Klaus Müller (GRATZ Luminance), Uwe Wolf (Pfalzwerke Netz AG), Werner Baumann (Maxdorfer Bürgermeister), Dr. Michael Heidinger (KIT), Bernhard Riehle (Pfalzwerke Netz AG) (Bild: Ronja Ehringer / KIT)
Offizieller Start des Feldtests: Dr. Philipp Scherer (ehemals KIT), Dr. Stefan Lang (Pfalzwerke AG), Klaus Müller (GRATZ Luminance), Uwe Wolf (Pfalzwerke Netz AG), Werner Baumann (Maxdorfer Bürgermeister), Dr. Michael Heidinger (KIT), Bernhard Riehle (Pfalzwerke Netz AG) (Bild: Ronja Ehringer / KIT)

Insgesamt 8.200 Betriebsstunden, keine Ausfälle der LED-Module sowie ausbleibende Alterungserscheinungen an den eingesetzten Leuchtdioden – das ist die Bilanz des Testfelds mit den neuentwickelten Mid-Power-LED-Straßenleuchten nach zwei Jahren Betriebszeit. Im Februar 2019 hatten GRATZ Luminance GmbH, die Pfalzwerke Netz AG und das KIT in Kooperation mit der Ortsgemeinde Maxdorf das Straßenleuchten-Testfeld im Musikerviertel eröffnet. Die LED-Leuchten, versehen mit einem cleveren Schaltungskonzept aus dem KIT, waren seitdem jede Nacht im Einsatz und haben ihre Vorteile unter Beweis gestellt. Die Anwohner zeigen sich zufrieden: „Die neuen Leuchten sind heller als die Vorgängerleuchten, dadurch ist die Teststraße nun besser ausgeleuchtet. Unter der Prämisse, dass diese Leuchten weniger Strom verbrauchen und dabei heller scheinen, wäre ich für eine Umrüstung auf das Modell im Ort“, erzählt Maximilian Garczorz aus Maxdorf.

Technikfortschritt in Zahlen

Im direkten Vergleich zu konventionellen Leuchten ist ein Unterschied deutlich bemerkbar. Die Ausleuchtung der Teststraße ist viel präziser. Da anstelle weniger großer LEDs nun viele kleine eine leuchtende Fläche bilden, ist diese zusätzlich blendärmer. Neben dem gesteigerten Sehkomfort sprechen vor allem die technischen Fakten für die getesteten Leuchten.

  • Die neuen LED-Module haben insgesamt eine höhere Leuchtstärke (6100 Lumen) bei geringerem Energiebedarf als die vorher montierten Leuchten (5800 Lumen).
  • In Summe sind die neuen LED-Module etwa doppelt so energieeffizient wie die vorher verbauten Leuchtstoffröhren (vorher nur 68 Lumen/Watt, heute 127 Lumen/Watt). Damit wäre mit den Testleuchten 30 Prozent Stromeinsparung möglich, verglichen mit dem bisherigen LED-Standard.
  • Bei 4.100 Betriebsstunden pro Jahr und geschätzten Stromkosten in Höhe von 25 Cent/Kilowattstunde ergibt sich eine jährliche Stromkosteneinsparung in Höhe von 37,93 Euro pro Leuchte.
Mitarbeiter der Pfalzwerke Netz AG haben 25 Straßenlaternen im rheinland-pfälzischen Maxdorf mit den neuen Mid-Power-LED-Modulen ausgestattet. Die neuen Leuchten zeigen eine deutliche Steigerung bei Wirkungsgrad und Lebensdauer und bessere Ausleuchtung. (Bild: Tanja Meißner / KIT)
Mitarbeiter der Pfalzwerke Netz AG haben 25 Straßenlaternen im rheinland-pfälzischen Maxdorf mit den neuen Mid-Power-LED-Modulen ausgestattet. Die neuen Leuchten zeigen eine deutliche Steigerung bei Wirkungsgrad und Lebensdauer und bessere Ausleuchtung. (Bild: Tanja Meißner / KIT)

Schaltungskonzept aus dem KIT

Schlüsseltechnologie, die diese Bestwerte erst ermöglicht, ist das Schaltungskonzept von Dr. Michael Heidinger, welches er am Lichttechnischen Institut des KIT entwickelt hat. Hierbei werden Mid-Power-LEDs in beliebig vielen Reihen bestückt, die über eine Parallelschaltung miteinander verschaltet sind. Ein vorgeschalteter Stromregler sorgt dafür, dass jede LED-Reihe mit gleich viel Strom versorgt wird. Diese neuartige Angleichsschaltung bewirkt eine gleichmäßige Belastung der LEDs. Anders als bei bisher eingesetzten Schaltkonzepten beeinträchtigt ein Kurzschluss einer einzelnen Leuchtdiode die Funktionalität der Leuchte nicht.

Durch die hohe Ausfallsicherheit der LED-Module und den wartungsfreundlichen Aufbau der gesamten Leuchten sind die jährlichen Wartungs- und Netzkosten der neuen LED-Module um etwa ein Drittel geringer als bei den zuvor montierten Modellen. Im Unterschied zu alten Leuchten, die erfahrungsgemäß nach zwei bis drei Jahren getauscht werden müssen, ist das ein deutlicher Vorteil. Die übrigen Komponenten der neuen Straßenlaterne sind ähnlich zu anderen LED-Leuchten mit Ausnahme des Kühlkörpers: Hier hat GRATZ Luminance ihre Erfahrungen aus dem Automobilbereich einfließen lassen. Die innovative geometrische Ausgestaltung des Kühlkörpers, der im Prinzip auch das Leuchtmodul abbildet, sorgt für ein optimales Wärmemanagement – das entscheidende Kriterium beim Einsatz der LED-Technik. So liefern die Beleuchtungsmittel nachweislich über viele Brennstunden einen konstanten Lichtstrom für eine verlässliche Ausleuchtung.

 

Kommerzialisierung steht noch aus

Ende 2020 hat GRATZ Luminance die letzten Messungen an den Leuchten durchgeführt. Trotz der durchweg positiven Messergebnisse endet die Versuchsreihe im Feld. „Leider werden wir dieses vielversprechende Produkt nicht in den Markt bringen. Für die Serienfertigung wären noch einmal hohe Investitionen nötig, für die aktuell die Nachfrage der Anwender noch zu gering ist“, berichtet Geschäftsführer Klaus Müller wehmütig. Sobald sich Marktchancen abzeichnen sollten und die neue Technik auf größeres Interesse stößt, werden die Unternehmer die Kommerzialisierung der Mid-Power-LED-Leuchten wieder in Angriff nehmen.

Öffentliche Beleuchtung dient der Sicherheit und Orientierung im Wege- und Straßennetz. „Heutzutage müssen öffentliche Beleuchtungsanlagen aber unter Berücksichtigung ökonomischer, energetischer und umweltrelevanter Kriterien betrieben werden. Die im Projekt entwickelten Straßenleuchten treffen diese Anforderungen eindeutig, wie die Messungen während des gesamten Projektverlaufs belegen“, bestätigt Dr. Stefan Lang aus dem Bereich Technologie & Innovation der Pfalzwerke Netz AG. Letztendlich läge die Entscheidung über eine umfassende Modernisierung der Straßenzüge, die Investitionsbereitschaft und die Auswahl des Leuchtentyps jedoch bei den Kommunen selbst und nicht bei den unterbeauftragten Versorgungsdienstleistern. Von den 25 verbauten Leuchten im Testfeld können sich die Entscheider auch in Zukunft ein Bild machen. Sie verbleiben in der Maxdorfer Straße und sorgen weiterhin für gute Ausleuchtung.

In Maxdorf wurden 25 Laternen im Musikerviertel mit der neuen LED-Technik ausgestattet. Produziert wurden die Leuchten mit der vom KIT entwickelten elektronischen Verschaltung von GRATZ Luminance. (Bild: Pfalzwerke Netz AG)
In Maxdorf wurden 25 Laternen im Musikerviertel mit der neuen LED-Technik ausgestattet. Produziert wurden die Leuchten mit der vom KIT entwickelten elektronischen Verschaltung von GRATZ Luminance. (Bild: Pfalzwerke Netz AG)

Neue Wege beschreiten

Entwickler Heidinger ist dennoch stolz, dass das Testfeld durchweg positiv gelaufen ist: „Der Langzeittest der Leuchten zeigt, dass mein Parallelschaltungskonzept für die Mid-Power-LEDs die erhofften Verbesserungen bringt“. Eine effektive Straßenbeleuchtung verbessert die Sicherheit auf den Straßen, spart Energie und damit Kosten. „Das Schaltungskonzept ist vielfältig anwendbar und wird aktuell in weiteren lichttechnischen Anwendungen, wie der UV-Trocknung, validiert“, so Heidinger weiter. Inzwischen widmet er sich zudem neuen Projekten und baut gerade sein eigenes Unternehmen, Digital Power Systems, auf. Hier entwickelt er kundenspezifische Netzteile, beispielsweise für die Automatisierungs-, Medizin-, Gebäude- oder Lichttechnik.

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Bilder v.o.n.u:Pfalzwerke Netz AGRonja Ehringer / KITTanja Meißner / KITPfalzwerke Netz AG

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