sixData entwickelt Software zur zentralen Steuerung und Datenanalyse kommunaler Straßenbeleuchtung

Darüber hinaus haben LED aber noch einen zweiten Sparvorteil: Sie sind ohne Stromverlust dimmbar. Dadurch wird eine an die Lichtverhältnisse oder den Verkehr angepasste Beleuchtung möglich – was den Energiebedarf noch mal um 40 % und mehr reduzieren würde. Grundlage dafür wäre allerdings eine intelligente Steuerung, die alle Lichtpunkte zentral reguliert.
Die sixData GmbH hat sich jetzt daran gemacht, zusammen mit Leuchtenherstellern und kommunalen Partnern eine entsprechende Software zu entwickeln. Gefördert wird das auf 20 Monate angelegte Projekt zudem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), denn schon die Umstellung von nur zehn % aller deutschen Leuchten könnte jährlich knapp 62.000 t CO2 vermeiden.
Rund neun Millionen Straßenlampen gibt es in Deutschland. In den meisten Gemeinden entfällt auf sie mit durchschnittlich 36 % der Löwenanteil am kommunalen Stromverbrauch. Einsparmöglichkeiten sind vor dem Hintergrund der knappen Haushaltsbudgets daher ein wichtiges Thema, zumal sie sich mit Umweltschutzrichtlinien und Klimazielen vereinbaren lassen. LED gelten dabei als die viel versprechendste Maßnahme. So hat das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit bereits sein zweites Förderprogramm zur Umstellung der öffentlichen Beleuchtung auf Leuchtdioden gestartet. Neben ihrer hohen Lebensdauer heben sie sich vor allem durch ihre Flexibilität von den ansonsten gängigen Natriumdampflampen ab: Versuche an der TU Darmstadt zeigten, dass eine LED-Leuchte bei 50 % weniger Lichtstrom auch nur die Hälfte an Energie benötigt. Eine Natriumdampflampe verbraucht dagegen immer noch 70 %. Auch kann diese nur bis auf 40 % Leistung gedimmt werden, während sich eine LED stufenlos bis auf 0 regulieren lässt.
An Materialalterung, Baubestand und Situation angepasste Energiezufuhr
"Diese variablen Möglichkeiten kommen, was Kosten und CO2-Ausstoß betrifft, vor allem in den drei Bereichen Constant Light Output, Virtual Light Output und Selective Light Output zum Tragen", erklärt Armin Mühlberger, Geschäftsführer der sixData GmbH. Ersteres bezeichnet das Problem, dass Leuchtmittel mit dem Alter an Leuchtkraft verlieren und deswegen meist von Anfang an mit mehr Energie betrieben werden, um auch zum Ende hin noch die Helligkeitsanforderungen zu erfüllen. LED-Lichtpunkte müssen dagegen erst bei tatsächlichem Leistungsabfall mit mehr Energie versorgt werden, wodurch sich etwa 10 % Strom einsparen lassen.
Beim Virtual Light Output könnten die Kosten sogar um bis zu 30 % gesenkt werden: Leuchten, die beispielsweise aufgrund der baulichen Situation näher zusammenstehen und deshalb keine 100 % der Standartleistung haben müssten, könnten auf die tatsächlich benötigte Watt-Zahl gedimmt werden. Bislang ist das nicht möglich, da es herkömmliche Leuchtmittel nicht in so individuellen Abstufungen gibt. Die mit 30 bis 40 % größten Einsparungen verspricht jedoch die selektive Einstellung der Lichtmenge je nach Bedarf, Verkehrsaufkommen und Umgebungssituation.
Umfangreiche Datenanalyse ermöglicht automatisierte Reaktionen
Um jeden Lichtpunkt individuell einstellen zu können, ist jedoch ein Analyse-Algorithmus vonnöten, ein genauer Handlungsplan, der gemäß den aktuellen Daten die jeweils passenden Schritte auswählt und sie an eine zentrale Kontrolleinheit weitergibt. "Wenn zum Beispiel eine Leuchte, die an einen Bewegungsmelder gekoppelt ist, ständig wieder hochgefahren wird, soll der Algorithmus dies erkennen und die Steuerung veranlassen, die Leuchte dauerhaft einzuschalten, weil das effektiver ist", führt Mühlberger die Idee dahinter aus.
"Erst wenn der Bewegungssensor vermehrt unregelmäßige Aktivität meldet, wird der Lichtpunkt wieder auf dessen Signale umgestellt." So ließen sich etwa zwischen 22 und 5 Uhr, wenn kaum Verkehr ist, die Laternen auf ein niedriges Niveau dimmen und nur auf höhere Leistungen schalten, wenn ein Passant oder Fahrzeug kommt. Die Sicherheit bliebe gewahrt, ohne unnötig Strom zu verschwenden. Auch ein stufenweises Ein- und Ausblenden in den Abend- und Morgenstunden ist möglich, statt wie bisher direkt umzuschalten und das vorhandene Tageslicht nicht zu nutzen.
Darüber hinaus kann das System aber auch bei Instandhaltung, Fehlererkennung und Dokumentation helfen: Die permanente Erfassung der Betriebsdaten für den Analyse-Algorithmus liefert eine Fülle an Werten, mit denen sich unter anderem der optimale Wartungszyklus ermitteln lässt. Anhand des Wartungsfaktors, der Lebensdauerangaben des Herstellers sowie der gemessenen Verbrauchswerte und Störungen wird dabei berechnet, wann ein Austausch am wirtschaftlichsten wäre, bevor die Lichtausbeute zu stark nachlässt oder gehäufte Ausfälle die Sicherheit gefährden. Selbst ein verschmutzter Bewegungsmelder würde automatisch erkannt, da an seiner Position wiederholt eine Lücke in der Meldungskette registriert werden würde.
Der Algorithmus würde in diesem Fall selbsttätig eine Störungsmeldung abgeben. Daneben sind die erhobenen Daten zum Status jedes Lichtpunkts ein wichtiger Bestandteil der Umsetzungsdokumentation, die für die LED-Förderung verpflichtend ist. Durch die optionale Anbindung an das Datenbank- und Managementsystem luxData, mit dem inzwischen fast 30 % aller deutschen Leuchten verwaltet werden, können hier auch technische Stammdaten oder die Historie des Lichtpunkts mit einfließen.
Zentrale und einheitliche Steuerung erleichtert Leuchtenverwaltung
Eine der großen Hürden bei der Entwicklung einer solchen intelligenten Steuerung ist die Vielfalt der LED-Systeme. Anders als bei Glühbirnen und Leuchtstoffröhren mit ihren genormten Fassungen arbeitet jeder Hersteller von Leuchtdiodenlampen mit eigenen Bauformen und Maßen sowie einer eigenen, grundlegenden Steuerungssoftware. Kommunen, die verschiedene Leuchtentypen verwenden, etwa für Haupt- und Nebenstraßen, sind dadurch mit unterschiedlichen Benutzeroberflächen und Programmstrukturen konfrontiert.
Das Ziel des Entwicklungsprojekts ist es daher auch, alle Steuerungen zentral in einem einheitlichen Menü zusammenzuführen. Selbst die herkömmlichen Dampflampen sollen eingebunden werden, um eine umfassende und unkomplizierte Bedienung zu ermöglichen. sixData hat dazu Gespräche mit führenden Herstellern von Steuerungskomponenten und Leuchtensystemen geführt und auch bereits erste Anlagen und Schnittstellen-Dokumentationen von den Anbietern erhalten, auf denen die Zentralsteuerung aufgebaut werden kann.
Wie sich die Umstellung auf die neuartige Steuerungstechnik auswirken könnte, lässt sich exemplarisch an der Ortschaft Kieselbronn darstellen, die vor zwei Jahren 123 ihrer 461 Quecksilberdampflampen durch LED-Leuchten ersetzte und damit den Energieverbrauch bereits von 75.000 kWh auf rund 29.000 kWh senkte.
"Würde man in dieser Gemeinde morgens und abends langsam dimmen, nachts nur zeitweise Volllast fahren und ansonsten – wenn nicht gerade der Bewegungssensor anspricht – auf 30 % Leistung reduzieren, könnten noch mal 14.000 kWh gespart werden", rechnet der Beleuchtungsexperte Mühlberger vor. An jeder einzelnen LED-Lampe ließe sich mit der intelligenten Steuerung der Stromverbrauch um geschätzte 114 kWh reduzieren, das entspricht 68,6 kg CO2. Aus diesem Grund hat sich auch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt entschieden, das ambitionierte Entwicklungsprojekt mit 115.000 Euro zu fördern.
sixData - www.sixdata.de
Deutsche Bundesstiftung Umwelt - www.dbu.de
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