Effizient gesteuert – intelligent gespart

Eine smarte Beleuchtungssteuerung gepaart mit dem Einsatz von LED-Leuchten kann signifikante Energieeinsparungen einbringen. So zeigt die Auswertung der Messungen der einzelnen Fallstudien der SLG, dass durch den Einsatz von intelligenten Beleuchtungsanlagen (sensorgesteuerte und vernetzte Leuchten im Schwarmbetrieb) in Verkehrszonen Einsparungen zwischen 82 und 94 Prozent erzielt werden können. In Hauptnutzflächen fällt die Einsparung geringer aus: In den untersuchten Schulzimmern beträgt sie 58 Prozent und in der Industriehalle, die im 3-Schicht-Betrieb rund um die Uhr in Betrieb ist, liegt sie bei 23 Prozent.

In sämtlichen Fallstudien konnte beobachtet werden, dass die Sensorik und Vernetzung der Leuchten einen bedeutenderen Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz leisteten als der Austausch herkömmlicher Lichtquellen durch LED. Dies gilt allerdings nur, wenn die Sensorik korrekt eingestellt ist.

Tageslichtnutzung bringt Vorteile

Eine Fallstudie untersuchte die Wohnsiedlung «Im Guss» in Bülach, bestehend aus drei siebengeschossigen Wohnkomplexen mit insgesamt 490 Wohnungen nach dem Minergie-Eco-Standard. In den Treppenhäusern wurde von Anfang an eine intelligente Beleuchtung der Firma Swisslux installiert. Die Messung umfasste zwei grössere Treppenhäuser mit und ohne Tageslicht. Der Vergleich zwischen der Beleuchtung in Werkseinstellung (ohne Vernetzung der Leuchten und Sensoren) und der Beleuchtung nach Optimierung und Vernetzung ergab eine Energieeinsparung von 85 Prozent in beiden Treppenhäusern mit insgesamt 440 m² Fläche. Hiervon entfielen 52 Prozent auf die Sensorik und 33 Prozent auf die optimierte Beleuchtungsstärke.

Eine weitere Fallstudie analysierte die SIG allCap in Neuhausen am Rheinfall, wo Kunststoff-Deckel für Getränkebehälter produziert werden. Die beiden Industriehallen mit insgesamt 6500 m² Fläche wurden vor einigen Jahren mit neuen LED-Leuchten ausgestattet. Da die Shed-Dächer viel Tageslicht bieten, wurde eine Tageslichtsteuerung installiert, diese blieb aber aus Sicherheitsgründen deaktiviert. Die Energieeinsparung durch die Tageslichtsensorik beträgt in den zwei Hallen mit 3-Schicht-Betrieb über den ganzen Tag gemessen 23 Prozent. Betrachtet man nur den Zeitraum der möglichen Tageslichtnutzung, erreicht man eine Einsparung von 55 Prozent. Dieser Wert ist ein gutes Mass für ähnliche Hallen mit normalem Tag-Betrieb. Projektpartner war die Firma Zumtobel (Planung, Lieferung Leuchten und Sensorik).

Lohnt sich von der Siedlung bis zur Parkgarage

Auch die Parkgarage der Wohnsiedlung Heuried in Zürich mit sechs Parkdecks und 360 Parkplätzen wurde analysiert. Früher wurde die Parkgarage mit offenen Leuchtstofflampen beleuchtet, Präsenzmelder schalteten nach 15 Minuten das gesamte Licht eines Parkdecks ab. Ein Pilotversuch zur Umrüstung auf intelligente Beleuchtung zwischen 2015 und 2018 gestaltete sich anfangs herausfordernd, aber 2018 funktionierte das neue System optimal. Bis Mitte 2021 wurden alle Parkdecks umgerüstet. Die neuen LED-Leuchten mit integrierten Hochfrequenz-Sensoren von Steinel, die untereinander kommunizieren, erzeugen ein perfektes Schwarmlicht. Die Parametrierung erfolgt über eine Handy-App. Die Energieeinsparung beträgt 92 Prozent, wobei 53 Prozent auf die Sensorik und 39 Prozent auf die effizientere Lichttechnik entfallen. Die mittlere Beleuchtungsstärke liegt bei 190 Lux, über dem vorherigen Wert von 150 Lux. Geplant wurde das Projekt von der Firma WSMAG.

Die Wohnsiedlung «Rütihof» in Zürich, bestehend aus 17 Wohnhäusern mit insgesamt 131 Wohneinheiten wurde ebenfalls untersucht. In allen Gebäuden wurden konventionelle Beleuchtungsanlagen in Allgemeinflächen durch vernetzte LED-Leuchten von Steinel (Planung: Nevalux) mit integrierten Sensoren für Tageslicht und Präsenz ersetzt. Die messtechnische Überprüfung in einem der Gebäude ergab eine beeindruckende Energieeinsparung von 95 Prozent, wobei 53 Prozent auf die Lichtregelung und 42 Prozent auf die neuen LED-Leuchten zurückzuführen sind. Hochgerechnet auf alle 17 Häuser ergibt sich eine jährliche Energieeinsparung von 26,7 MWh. Die mittlere Beleuchtungsstärke stieg von unter 30 Lux bei der alten Beleuchtung auf rund 80 Lux bei der neuen, was einer Verdreifachung entspricht.

Grosse Einsparungen trotz stärkerer Beleuchtung

Das Spitalzentrum in Biel wurde 1978 gebaut und verfügt über 237 Betten und rund 1700 Mitarbeiter. Die Beleuchtung in den Korridoren wurde von Downlights mit Kompaktleuchtstofflampen auf LED-Panels der Firma Theben-HTS umgerüstet. In einem Testkorridor im ersten Untergeschoss wurde die intelligente Beleuchtung analysiert, wobei kleine Lichtgruppen von zwei bis vier Leuchten mit eigenen Präsenzmeldern verwendet wurden. Die Nachlaufzeit der Präsenzmelder beträgt 10 Sekunden. Die Messungen ergaben eine Energieeinsparung von 82 Prozent, wobei 44 Prozent auf die Lichtregelung und 38 Prozent auf die neuen effizienteren LED-Leuchten entfielen. Die Beleuchtungsstärke wurde von 40 auf 250 Lux erhöht.

Eine weitere Fallstudie analysierte das 3-stöckige Schulhaus «Sennweid» in Baar, erbaut 2002, wird nach 20 Jahren die Schulzimmer-Beleuchtung auf LED-Leuchten mit integrierter Intelligenz umgerüstet. Die alte Beleuchtung mit Pendelleuchten, T5-Leuchtstoffröhren und externen Präsenzmeldern wird durch neue LED-Pendelleuchten der Firma Steinel mit integrierten Präsenz- und Tageslichtsensoren sowie einer Handy-Applikation zur Justierung ersetzt. Die messtechnische Überprüfung in zwei Schulzimmern über 137 Tage zeigt eine Energieeinsparung von 58 Prozent, wobei 2/3 auf die Sensorik und 1/3 auf die effizientere Lichttechnik entfallen. Die mittlere Beleuchtungsstärke bei der neuen Beleuchtung liegt bei 590 Lux, 100 Lux über der vorherigen Beleuchtung. Der messtechnische Aufwand war durch Schüler, Lehrer und variable Tageslichtsituationen herausfordernd. Geplant wurde das Projekt von der Firma Nevalux.

In drei Schritten zur effizienten Beleuchtung

Aus den Erkenntnissen der sechs Fallstudien können folgende drei Optimierungsschritte abgeleitet werden:

• 1. Beim Wechsel von Leuchtstofflampen zu LED-Lichtquellen lässt sich der Energiebedarf in der Regel halbieren. Jedoch geht oft ein Teil der möglichen Einsparung durch die Überdimensionierung der Leuchten mit zu hoher Beleuchtungsstärke verloren. Dies lässt sich durch den Einsatz von dimmbaren Betriebsgeräten korrigieren.
• 2. Der Einsatz von Präsenz- und Tageslichtsensoren kann den Stromverbrauch zusätzlich halbieren, vorausgesetzt, die Nachlaufzeiten sind möglichst kurz eingestellt (typischerweise 1 Minute).
• 3. Kann durch vernetzte Leuchten mit Sensoren (mindestens 1 Sensor für 4 bis 6 Leuchten) der Stromverbrauch nochmals halbiert werden. Das «Schwarm»-System aktiviert nur Leuchten in der Nähe von Personen, dimmt umliegende auf 10 Prozent Teillast und schaltet entfernte Leuchten aus. Mit einminütigen Nachlaufzeiten bewegt sich das Licht wie ein Schwarm durch den Raum.

Fazit: Die Fallstudien belegen, dass in Verkehrszonen der Energieverbrauch bei Beleuchtungsanlagen nach dem Prinzip der vernetzten sensorgesteuerten Leuchten mit korrekter Inbetriebnahme bis zu beeindruckenden 94 Prozent reduziert werden kann. In allen Fallstudien war der Beitrag zur Energieeinsparung der Sensorik grösser als die Umstellung auf LED. Die detaillierten Projektbeschriebe der Fallstudien und weitere Empfehlungen sind auf der Webseite ersichtlich.

energylight.ch