Zeitschrift EE

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2006-04: Solarwärme boomt

Nachhaltige Gebäude

Die internationale Energieagentur IEA, eine zwischenstaatliche Einrichtung zur Förderung energiesparender Technologien und Aktivitäten, hat ein Projekt unter dem Titel »Energy Efficient Electric Lighting for Buildings« (Annex 45) gestartet. Das Projekt läuft im Rahmen des IEA-Programmes ‚Energy Conservation in Buildings and Community Systems‘ (ECBCS).
Durch entsprechende Maßnahmen soll der erwartete Anstieg im elektrischen Energieverbrauch eingedämmt werden.

Energieeffiziente Beleuchtung
IEA Annex 45

Von Wilfried Pohl*

In der EU werden im Schnitt ungefähr 20-30% der elektrischen Energie, die für Gebäude aufgewandt wird, für die Beleuchtung benötigt. Dabei verbrauchen Büro- und Verwaltungsgebäude ca. 50% der elektrischen Energie für die Beleuchtung, Kliniken ca. 25%, Fabriken ca. 15%, Schulen ca. 13%, und Wohngebäude ca. 10%. Insgesamt ca. 5% des gesamten Endenergieverbrauches weltweit in den Industrieländern wird für Beleuchtung verwendet. In den nächsten 20 Jahren wird von der IEA ein Anstieg des Energieverbrauches für die Beleuchtung von Gebäuden um ca. 80% prognostiziert. Zusätzlich verursacht die künstliche Beleuchtung in Gebäuden ca. 15 bis 25% der Kühllasten.
Ziel des Projektes, das bis 2008 läuft, ist es, energieeffiziente und qualitativ hochwertige Lichttechnologien zu identifizieren und deren Gebrauch zu fördern. Weiters sollen die bestehenden technischen Möglichkeiten zur Energieeinsparung, sowie das Potenzial für zukünftige technische Entwicklungen abgeschätzt und dokumentiert werden. Auch sollen Barrieren identifiziert werden, die den Einsatz dieser energieeffizienten Technologien behindern, und Maßnahmen diskutiert werden, wie diese Barrieren abgebaut werden können.

Energie für die Beleuchtung von Gebäuden

Eine intelligente Architektur, die das Tageslicht ausnützt, sowie der Einsatz von energieeffizienten Beleuchtungstechniken wären prinzipiell in der Lage, diesen Energieverbrauch auf weniger als die Hälfte zu senken. Allein der Einsatz hochwertiger Lampen, Leuchten und Steuerungen könnte einen beträchtlichen Teil der elektrischen Energie einsparen.
Der effizientere Gebrauch von elektrischer Energie für die Beleuchtung würde den steigenden Verbrauch einbremsen und die ökologischen, ökonomischen und sozialen Belastungen durch neue Kraftwerke verringern. Berücksichtigt man den mit der elektrischen Endenergie verbundenen Primärenergieverbrauch (ca. das dreifache), so kann mit diesem Projekt ein wesentlicher Beitrag zur Verringerung des globalen Energie- und Resourcenverbrauches und damit zur Verringerung der Treibhausgase geleistet werden.

Projektstruktur

Das Projekt wird von Prof. Liisa Halonen von der Helsinki University of Technology geleitet. Es ist in vier Teilprojekte (Subtasks) gegliedert. Subtask B hat den Titel „Neue technische Lösungen“ und wird vom Bartenbach LichtLabor geleitet, als weiterer Vertreter Österreichs arbeitet die Fa. Zumtobel (Dornbirn) mit.

Subtask B ist in die folgenden fünf Arbeitspakete unterteilt:
B1: Ermittlung der maßgeblichen Know-how Träger in der Industrie und Informationssammlung: Know-how Träger werden vernetzt, um die Schlüsselthemen für energiesparende Techniken zu formulieren.
B2: Leistungskriterien für Lichttechnologien: Hier werden die Kenndaten von Beleuchtungssystemen und ihr Zusammenhang mit dem Energieverbrauch untersucht.
B3: Trends in bestehenden und zukünftigen Lichttechnologien: In diesem Arbeitspaket werden die zukünftigen Entwicklungen auf den Gebieten Lampen und Betriebsgeräte, Leuchten, Steuerung und Regelung und Beleuchtungskonzepte untersucht.
B4: Vergleich von Installationen: Ein Beurteilungsschema wird entwickelt, das es erlaubt, verschiedene Beleuchtungsanlagen in all ihren Eigenschaften zu vergleichen.
B51:Überprüfung durch Fallstudien (Case Studies): In diesem Arbeitspaket werden anhand von Fallstudien die Ergebnisse der bisher durchgeführten Arbeitspakete überprüft und evaluiert.

Weitere Projektinhalte

In Subtask A werden die Anforderungen an die Beleuchtung erhoben. Dabei werden die Qualitätsmerkmale definiert, die Vorgaben aus den Normen zusammengefasst, und die Anforderungen beschrieben, die sich aus den neuesten Forschungen ergeben. Im Anschluss daran wird überprüft, inwieweit sich diese Anforderungen mit den bestehenden technischen Möglichkeiten erfüllen lassen. Daraus werden dann Empfehlungen für Normen abgeleitet.
In Subtask C wird untersucht, welchen Einfluss Steuerungen und Regelungen auf den Energieverbrauch von Beleuchtungsanlagen haben, und welches Sparpotential in integrierten, intelligenten Lichtsteuerungen steckt.
In Subtask D werden die gesamten, im Projekt gesammelten Erkenntnisse und Erfahrungen dokumentiert, zusammengefasst und vor allem verbreitet. Dies geschieht unter anderem durch regelmäßige Veröffentlichungen (Newsletter), durch Publikationen und Vorträge und durch eigene Seminare und Workshops, die zum Ende des Projektes durchgeführt werden.
Am Projekt arbeiten derzeit 21 Staaten (11 davon aus Europa) weltweit mit, vertreten durch ihre namhaftesten Institutionen.

Ökonomische und energetische Betrachtung

Es ist unter den Endverbrauchern wenig bekannt, dass die Betriebskosten, insbesondere die Stromkosten einer Beleuchtungsanlage über die gesamte Lebensdauer gerechnet in der Regel den größten Teil der Gesamtkosten ausmachen. Abbildung 1 zeigt diese Kostenaufteilung als Beispiel für eine typische Kaufhausbeleuchtung.

Abbildung 1: Aufteilung der Gesamtkosten einer Beleuchtungsanlage über die Lebensdauer

Eine energieeffiziente Beleuchtungsanlage umfasst ein intelligentes Beleuchtungskonzept, hochwertige Lampen und Leuchten, eine intelligente Steuerung (z. B. tageslichtabhängige Dimmung und Steuerung, Anwesenheitssensoren, etc.) und einen guten Wartungsplan.
Es ist weder ökonomisch noch ökologisch, die Lampen solange brennen zu lassen, bis sie ausfallen, die Leuchten zu betreiben, bis die Optiken ‚blind‘ sind, und veraltete Betriebsgeräte zu benutzen. Ein vernünftiger Wartungsplan sieht die Erneuerung von Komponenten vor, bevor der Betrieb unwirtschaftlich wird.

Neue Lampentechnologien - LED

In Verwaltungsgebäuden dominieren derzeit die Leuchtstofflampen (ca. 100 lm/W), während im Wohnbereich immer noch die inzwischen hundert Jahre alte Glühlampe (ca. 13 lm/W) eingesetzt wird.
Als vielversprechende neue Lampentechnologie stehen die Leuchtdioden (LED) momentan im Mittelpunkt des medialen Interesses. Es werden hohe Erwartungen in diese Leuchtmittel bezüglich Lichtausbeute (Effizienz) und Lebensdauer gesetzt. Aufgrund fehlender Industriestandards (genormte Fassungen, Betriebsgeräte, Datenformate) und ihrer hohen Preise werden LED’s derzeit nur vereinzelt für Spezialanwendungen (z.B. Medienfassaden) eingesetzt. Man erwartet aber, dass die LED in den nächsten 5-15 Jahren zum wichtigsten Leuchtmittel in der Beleuchtungstechnik wird.
Die Abbildungen 2 und 3 zeigen Beispiele von Anwendungen, in denen bereits jetzt die LED zum Einsatz kommen.

Abbildung 2: Operationsleuchte Leuchte mit farbigen LEDs ‘iLed’ Fa. Trumpf (Entwicklung Fa. Bartenbach): die Lichtfarbe kann der Operation angepasst werden

Abbildung 3: LED Gastronomie-Leuchte (Prototyp Fa. Bartenbach): Durch die Mischung von farbigen LEDs können ganz verschiedene Stimmungs- und Erscheinungsbilder erzeugt werden

Abbildung 4: Stadtbeleuchtung Amsterdam: Sanierung der alten Beleuchtung durch neue Laternen mit modernster und energiesparender Optik, die Beleuchtungsstärke wird verdreifacht, der Energieverbrauch halbiert

Ausblick

Die Ergebnisse der Untersuchungen werden dokumentiert und über entsprechende Medien verteilt. Zielgruppen sind insbesondere Licht- und Elektroplaner, Architekten, Fassadenplaner und Bauphysiker sowie die gesamte Leuchtenindustrie, d.h. alle an der Errichtung und am Betrieb eines Gebäudes beteiligten Gewerke.
Zusätzlich werden speziell aufbereitete Informationen an Entscheidungsträger, Interessensgemeinschaften und öffentliche Institutionen (z.B. Energieagenturen) weiter gegeben.
Das Projekt wird in Österreich vom BMVIT (Betreuer Herr W. Weiß) gefördert.

Weitere Informationen

Das Bartenbach LichtLabor ist weltweit tätig. es werden Innen- und Außenbeleuchtungen projektiert, Tages- und Kunstlichtsysteme entwickelt, lichttechnische und bauphysikalische Berechnungen und Messungen durchgeführt, und Forschungen im gesamten Bereich der Lichttechnik durchgeführt. www.bartenbach.com, www.k-licht.at, www.lichtakademie.com

*) Mag. Wilfried Pohl leitet als Prokurist die Forschung und Entwicklung im Bartenbach LichtLabor in Aldrans, Tirol, This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. [^]

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