wie energieeffizient beleuchtung zukünftig sein wird...2014/01/04 · −enbw-lichtexperte...
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Wie energieeffizient Beleuchtung zukünftig sein wird
Dr.-Ing. Jan de Boer
Fraunhofer Institut für Bauphysik, Stuttgart
− 8% des Stromverbrauchs− Gewerbebau: z.T. > 30 % des
Primärenergiebedarfs
Frankfurter Allgemeine Zeitung, 24.2.2012
80 -90 % der Informationsaufnahme über das Auge
© Fraunhofer IBP
Übersicht
1. Technologien
2. Erschließbare Potenziale in der Praxis
3. Instrumente / Werkzeuge
© Fraunhofer IBP
LEDs Marktentwicklung
Frankfurter Allgemeine Zeitung, 24.2.2012
© Fraunhofer IBP
LEDs „Retrofit Lampen“
E14, E27, … Sockel Stabförmig, G5, G13,..
Angegebenen Einsatzzweck beachten:
−Schwer zugänglic
he Stellen
−Kühle Umgebungen
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© nimbus
LEDs „LED-Leuchten“
© nimbus © Philips
© Trilux
© Fraunhofer IBP
LEDs Energetische Effizienz „LED Leuchten“
Leuchten auf Basis von LL-Lampen: bis 85 lm/W
8/2012: 98 lm/W
„State of the art“ LED-BAP Leuchte: bis 98 lm/W
Potential: LED Leuchten: bis 120 lm/W
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LEDs Installierte Leistung: Konventionell vs. LED
Raumtyp Em
Installierte Leistung
Einsparung Konventionell
T5 LL EVG LED-Lösung
Gruppenbüro
500 lx 11,4 W/m² 7,5 W/m² 43 %
Klassenraum
300 lx 6,3 W/m² 4,0 W/m² 37 %
Werkhalle
500 lx 11,5 W/m² 9,6 W/m² 17 %
Parkgarage
75 lx 1,6 W/m² 1,0 W/m² 37 %
Datenquelle: ZVEI, Jörg Minnerup, 10/2012
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LEDs Module, Standardisierung (Zhaga-Initiative)
© R.Heinz, Philips
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LEDs Wirtschaftlichkeit?
CFL-Downlight LED-Downlight
3,1 W/m² 2,7 W/m²
Noch stark anwendungsabhängig!
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OLEDs Zukunftszenaro „Großflächige Lichtquellen“
Copyright Osram
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Erste Produkte am Markt
− ηL : 12 lm/W – 23 lm/W
− Ra: 75-87
− φ: bis 40 lm
− Lebensdauer: 5000 h
Forschung
− ηL : bis 87 lm/W
− Deutlich höhere Lebensdauern
Quelle Osram
OLEDs Zukunftszenaro „Großflächige Lichtquellen“
Fassaden als natürliche Leuchten
Raum
Abmessungen
Reflexions-grade
Kunstlicht
Lampen Betriebsgeräte
Leuchten
Beleuchtungsart
PinstalliertTageslicht
Klima, Lage
Fassade
Aussenraum
Kontrolle Tageslichtabh.Kontrolle
Präsenzdetektion
teffektiv
QLicht = Pinstalliert* teffektiv
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Tageslicht Potentiale
Nutungszeit und Tageslichtangebot
- Aussen: Tageslicht zu 93 % der verfügbar
- Innen: Tageslichtversorgung bis zu 80 %
- Verfügbare Belichtung Außen: ca. 100 Mlxh/a
- Erforderliche Belichtung Innen: 1,173 Mlxh/a (Büro)
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Tageslicht Lösungen und Technologien
© LESO-EPFL
© EControl-Glas GmbH & Co. KG
FassadenKomponenten
© LESO-EPFL
© Uni Stuttgart IKB2
© Indulight
Architektonische Lösungen
Lichtmanagement
© NRC
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Übersicht
1. Technologien
2. Erschließbare Potenziale in der Praxis
3. Instrumente / Werkzeuge
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Potentiale Anteil Beleuchtung am Stromverbrauch
Lager 60 – 80 %Einzelhandel Textil bis 80 %Büro- und Verwaltungsgebäude 30 – 50 %Schulen 30 – 50 %Hotel 30 – 40 %Krankenhäuser 20 – 30 % Einzelhandel Lebensmittel bis 25 %Fabriken bis 15 %Wohnhäuser bis 10 %
Quelle: ZVEI
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Potentiale Bestandsertüchtigung
Nur geringe Anzahl Neubauten
75 % der Beleuchtungs-anlagen veraltet (älter als 25 Jahre )
~3% Sanierungsrate(Schätzung Fassaden und Beleuchtungsindustrie)
Geo-reisecommunity
Wikipedia,. Apfel3748
Marquardt
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Beispiel Großraumbüro
� Geringe Tageslichtnutzung
� Zentral Ein / Aus,
durchschnittlicher Weg zu
Schalter: 38 m
� T8 (26 mm) Lampen
� Leuchten: ηLB = 45%
� Konventionelle Vorschaltgeräte
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� Gemessen QL=60 KWh/m²a (156 kWh/m²a Primärenergie)
� Sanierung: Sonnenschutz lichtlenkend, Aktuelle LL-Technologie & Lichtmanagement
� Nach Sanierung QL= 8 KWh/m²a (20,8 kWh/m²a Primärenergie)
� Amortisationszeit: 7 a
Amortisation: 7a
-175 T€
+165 T€
Time [a]C
apita
l Val
ue [€
]
Beispiel Großraumbüro
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Therapiebereich: 5,5 a (Neue Leuchten EVG, T5, Anhebung ηηηηLB, Präsenzmeldung)
Patientenzimmer: 1,0 a (Austausch Glühlampen gegen CFL)
Schwimmbad: 1,8 a (Austausch Halogenstrahler gegen CFL-Strahler, neue Allgemeinbeleuchtung, Präsenzmeldung)
Amortisationszeiten unterschiedlicher Maßnahmenpakete
?
Beispiel Klinikzentrum im Rahmen eines Energy Contracting
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Fachgerechte Planung
Umbau 2010
Pinst = 23,2 W/m²
Egemessen = 1000 lx
Kein Lichtmanagement
Leuchten:2 x TCD 26 W,EVGηLB= 49 %
80 % der Beleuchtungsanlagen werden lt. ZVEI gar nicht oder nicht nach dem aktuellen Stand der Technik geplant
EN 12464:Em = 500 lx
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Übersicht
1. Technologien
2. Erschließbare Potenziale in der Praxis
3. Instrumente / Werkzeuge
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Legislative Instrumente
Produktebene
„Glühlampenverbot“ Labeln von Lampen Labeln von Leuchten
Systemebene
EnEV DIN V 18599 Weitere Ansätze
Anforderungen an:
-Inbetriebnahme,
-Ausserbetriebnahme,
-Inspektion.
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Erhöhung Transparenz Potentiale in-situ aufzeigen
− Potentiale aufzeigen, verifizieren und erst dann Sanieren
− Mobile Meßtechnik (Datenlogger)
− Aufzeichnung für begrenzten Zeitraum
− Tageslichtverfügbarkeit
− Raumbelegung
− Extrapolation und Errechnung der Wirtschaftlichkeit der Installation von Lichtmanagement
© Steinel
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Erhöhung Transparenz Aufwandszahl für Beleuchtung
NutzllEndl QeQ ,, =
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Erhöhung Transparenz Aufwandszahl für Beleuchtung
Einzelbüro
Neuanlage mitLichtmanagement
Altanlage ohne Lichtmanagement
Faktor alt vs. neu: 5,4
el=2,76 el=14,89
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− DIALUX, Relux
− ENBW-Lichtexperte
− Sanierungsratgeber− Entscheidungshilfe
− Energie und Wirtschaftlichkeit
− Für Gebäudebegehung
− App für
− Smartphones
− Tablets
− Frei verfügbar ab Anfang 2013
Werkzeuge
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Sanierungsratgeber Projektverwaltung & Daten Analyse
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Wie effizient Beleuchtung zukünftig sein wird……hängt ab von
− Technologie:
− LEDs vor breiter Marktdurchdringung
− OLEDs brauchen noch Zeit
− Fassadentechnik / Lichtmanagement
− Praktischer Umsetzung:
− Ernten von „Low Hanging Fruits“
− Forcierte Bestandsertüchtigung
− Fachgerechter Planung
− Instrumenten & Tools:
− Legislative Maßnahmen auf Produkt- und Systemebene
− Auch einfache Tools zur Entscheidungsunterstützung
© Fraunhofer IBP
© Fraunhofer IBP
© Fraunhofer IBP
LEDs „LED Langfeldleuchtstofflampenersatz“
z.B. ηηηηSys = 1650 lm/22W = 75 lm/W
Angegebenen Einsatzzweck beachten:−Schwer zugängliche Stellen−Kühle Umgebungen
z.B. ηL = 3350 lm/ 36W= 93 lm/W
ηηηηSys = ηL / fvg = 93 lm/W/ 1,1= 85 lm/W
…bei doppeltem Lichtstrom gegenüber LED Lampe
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LEDs Sich ändernde Bewertung & Kennzahlen
Leuchtenbetriebswirkungsgrad
ηLB
Faktor Vorschaltgeräte
fVG
Lampenlichtausbeute
ηL[lm/W]
P[W] ΦΦΦΦ [lm]
Konventionelle Beleuchtungssyteme
LED-Leuchten
P[W] ΦΦΦΦ [lm]
Leuchtenlichtausbeute
ηLeuchte[lm/W]
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Erste Produkte am Markt
− ηL : 12 lm/W – 23 lm/W
− Ra: 75-87
− φ: bis 40 lm
− Lebensdauer: 5000 h
Forschung
− ηL : bis 87 lm/W
− Deutlich höhere Lebensdauern
Quelle Osram Quelle Trilux
OLEDs Zukunftszenaro „Großflächige Lichtquellen“
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Tageslicht Potentiale
Jährliche Kosten (€/Mlmh) verschiedener Kunstlicht und Tageslichttechniken
(Fontoynont 2009)
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Tageslicht Tageslichtabhängige Regelung
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Beispiel Einkaufsmarkt: Tageslichttechnische Ertüchtigung
QL,P = 65 KWh/m²a
QL,P = 32 KWh/m²a
Einsparung durch Tageslicht und Lichtmanagement > 50 %
Amortisationszeiten in Werkhallen ab 1,5 a.
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Erhöhung Transparenz Nutzenergie für Beleuchtung
Verkürzte Definition: „Energetisches Äquivalent der zur Erfüllung der Sehaufgaben erforderlichen Belichtung bei idealem Lichtmanagement“
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Aufwandszahl für Beleuchtung: Beispiele