Energieeinsparung durch Umstellung auf LED Beleuchtung
Um die Umwelt und unseren Geldbeutel zu entlasten suchen wir als Privatpersonen, aber auch als öffentliche Körperschaften, immer neue und bessere Weg um Energie einzusparen. Manchmal kommen uns neue technische Errungenschaften zu Hilfe, ein Beispiel hierfür ist die LED- Beleuchtung. LEDs begegnen uns täglich und überall, in Form von Computerbildschirmen, Fernseher, Smartphone, oder auch als alltägliche Beleuchtung im Haus oder im öffentlichen Raum.
LEDs sind eigentliche keine Glühbirnen wie wir sie kennen, sondern sind elektronische Bauteile, sogenannte Licht Emittierende Dioden. Bei Glühbirnen wird ein elektrischer Leiter (Glühfaden) erhitzt und zum Leuchten gebracht, der Großteil der zugeführten elektrischen Energie wird hierbei aber nicht in Licht, sondern in Wärme umgewandelt. Bei LEDs werden Halbleiterkristalle durch Strom angeregt Licht abzugeben. Diese Technik ist nicht neu, bereits 1907 erkannte Henry Joseph Round die Lichtemission anorganischer Stoffe unter elektrischer Spannung. LEDs wurden in Folge in vielen Geräten verwendet z.B. Fernbedienungen, Taschenrechner, digitale Uhren u.v.m. Es dauerte aber bis zum Jahre 1993 als ein Forscherteam um den Japaner Shuji Nakamura die erste blaue LED entwickelte, mit welcher eine effiziente Lichtemission möglich war. 2014 bekam dieses Team auch den Nobelpreis für Physik für „die Erfindung effizienter blauer Leuchtdioden, mit denen helle und energiesparende weiße Lichtquellen möglich wurden.“ Mittlerweile erreichen LEDs eine Lichtausbeute von 303 lm/W, wobei das theoretische Maximum bei ca. 350 lm/W liegt. Im Vergleich dazu sind es bei Glühbirnen ca. 10-15 lm/W und bei Leuchtstoffröhren (auch bekannt als Neon Röhren oder Energiesparlampen) 45-100 lm/W.
Aus diesen Zahlen erscheint der Vorteil der LED offensichtlich, ob und wann dies so ist möchte ich in ein paar Rechenbeispielen und Erklärungen erläutern.
Gewerbe:
In der Werkstatt eines Betriebes, z.B. einer Tischlerei, befinden sich 10 Arbeitsplätze, über jedem Arbeitsplatz ist eine Feuchtraumleuchte mit jeweils 2x58W Neon Röhren angebracht; zudem noch ca. 5 weitere Leuchten für Flur, Abstellraum oder ähnlichem. 1 Leuchte 2x58W (+Vorschaltgerät) hat eine Leistung von ca. 120W, eine LED mit der gleichen Lichtausbeute nur 50W. Dies entspricht einem Unterschied von 70W pro Leuchte. Die Lebensdauer einer LED liegt bei 50.000 Stunden, daraus ergibt sich 50.000h * 70W = 3.500.000Wh = 3.500 kWh. Bei einem durchschnittlichen Energiepreis von 0,22€/kWh liegt die Energieeinsparung während der Lebensdauer einer LED bei 770,00€. Während der Lebensdauer einer LED hätte man die Neon Röhren mindestens 6 mal austauschen müssen, da diese eine durchschnittliche Lebensdauer von 8.000 Stunden haben. Wenn pro Austausch 20,00€ angenommen werden (dies sind die Kosten der Röhre und der Arbeitsleistung) ergibt dies weitere 120,00€. In Summe 770+120= 890,00€ * 15 Leuchten = 13.350,00€ Einsparung. Die Berechnung bezieht sich auf 25 Jahre, da 50.000 Betriebsstunden als 8h/Tag * 250 Arbeitstage angenommen wurde. Im Fachhandel findet man LED Austauschröhren um ca. 25,00€, sollte der Austausch durch einen Elektriker vorgenommen werden, kommen schätzungsweise noch einmal 25,00€/Röhre dazu. Beim Austausch aller Röhren wären dies 1.500,00€, wobei sich diese Investition bereits nach 3 Jahren rechnen würde.
Haushalt:
In einem Haushalt ist diese Rechnung natürlich gänzlich eine andere, da hier die Betriebsstunden viel geringer sind. Z.B. über einem Esstisch befindet sich eine Glühbirne mit 75W, diese könnte, laut Herstellerangaben, durch eine 11W LED ersetzt werden. Bei ca. 3h Betrieb pro Tag ergibt sich eine Stromersparnis von 192W oder 0,04€ pro Tag. Bei Mehrkosten von ca. 7,00€ würde sich die Investition in 175 Tagen bezahlt machen. Derzeit werden im Haushalt auch oft Energiesparlampen verwendet. Da diese viel weniger Strom als Glühbirnen verbrauchen, würde ich im Haushalt von einem schnellen Austausch abraten, sondern dies nach Ende der Lebensdauer des Leuchtmittels vornehmen.
Öffentliche Beleuchtung:
Die Umstellung der öffentlichen Beleuchtung auf die neue LED Technologie ist komplexer als von vielen angenommen. Leichte Rechenbeispiele führen hier zu einem großen Trugschluss und verleiten meist eine größere Einsparung anzunehmen, als dies in Realität der Fall ist. Ursache dafür sind ständig sich ändernde Normen, z.B. die EU Norm EN 13201. Der einheitliche Beleuchtungsstandart EN 13201 gilt auch für Italien und folglich muss die öffentliche Beleuchtung lichttechnisch mehreren Anforderungen gerecht werden: Leuchtdichte, Beleuchtungsstärke, Gleichmäßigkeit, Farbwiedergabe, Lichtverschmutzung und Blendungsbegrenzung um nur einige zu nennen. Zudem sind die meisten älteren Straßen zu wenig belichtet und in Folge reicht ein simpler Austausch der Leuchtmittel nicht aus, d.h. bei einer Neugestaltung einer Straße müssen meist mehr Lichtpunkte errichtet werden als bestehend. Auch gilt in Sterzing beispielsweise eine interne Anordnung des Bürgermeisters nur LED mit niedrigen Kelvinwerten zu verwenden. Je niedriger die Kelvinwerte, desto niedriger die Energieeffizienz, die Vorteile jedoch lesen Sie im nächsten Absatz.
Sind LEDs gesundheitsschädlich?
Neueste medizinische Untersuchungen, derzeit bei Tierversuchen getestet und bestätigt, sehen eine enge Verbindung zwischen LEDs und Krankheiten, wie beispielsweise Krebs. Die Ursache hierfür ist leicht zu erkennen und deshalb auch leicht zu vermeiden. Das natürliche Tageslicht erscheint in verschiedenen farbigen Weiß-Abstufungen, diese werden in Kelvin angegeben. Am Morgen hat das natürliche Tageslicht warme Töne (2000 Kelvin), tagsüber steigert es sich bis zu 7000 Kelvin und abends finden wir wieder warme Farbtöne mit niedriger Kelvinzahl vor (Abendrot). Dementsprechend hat sich in Jahrtausenden auch unser Biorhythmus eingestellt und abends, bzw. bei warmen Farbtönen, schüttet der Körper das körpereigene Antioxidant Melatonin aus. Werden wir am Abend und nachts von zu „kaltem Licht“ (ab 5000Kelvin) angestrahlt, dann stellt sich der Körper intern nicht auf die Ruhephase um und schüttet in Folge kein Melatonin aus. Fast alle LEDs sind blaue LEDs, weil hier die Energieeffizienz am höchsten ist und entsprechen genau dem Farbton von 5000Kelvin. Durch vorgesetzte Filter werden andere, wärmere Farbtöne erreicht. Aus diesem Grund kommen in der Gemeinde Sterzing für die öffentliche Beleuchtung nur mehr LED Leuchten mit maximal 3000 Kelvin zum Einsatz.
Was sollte zu Hause beachtet werden?
Die meisten LEDs sind mit blauen Licht (ca. 5000 Kelvin) ausgestattet und befinden sich versteckt fast überall, deshalb:
- Vor dem Schlafen gehen vermeiden Sie die Verwendung von Tablet oder Smartphone.
- Kaufen Sie für Zuhause nur LEDs mit Temperaturzahlen von bis maximal 3000 Kelvin.
- In Kinderschlafzimmern werden öfters Nachtlichter verwendet, heute meist LEDs. Wenn Sie diese nicht vermeiden können, erkundigen Sie sich umgehend über dessen Kelvin Kennzahlen. Zum Wohle ihres Kindes: je niedriger desto besser.
Dott. Alexander Mühlsteiger, esperto di energia risparmio e tutela ambientale del Comune
