Praxismaterialien für den schulischen und außerschulischen Einsatz

Teuer oder billig? Effizienzanalyse der Beleuchtung

Den Energieverbrauch für die Beleuchtung kann man nur in den seltensten Fällen von einer Stromrechnung ablesen - der Verbrauch muss berechnet werden. Bei der Gegenüberstellung einzelner Alternativen der Beleuchtung wird klar, dass moderne Systeme eine bis zu 50 % geringere Anschlussleistung für die gleiche Beleuchtungsstärke brauchen.

Bei einer allfälligen Umstellung müssen in erster Linie die Einfachheit der Umstellung, die Kosten sowie die definitive Energieeinsparung berücksichtigt werden. Das folgende Beispiel zeigt, wie ein Lichtsystem berechnet werden kann. Mit dem dazugehörigen Arbeitsblatt (siehe Downloads)  können Sie gleichzeitig die Daten aufnehmen.

Ausgangsdaten
Eine 450 m2 große Werkhalle wird durch 39 Leuchtstoffleuchten, die jeweils mit zwei Standard T 65W Lampen ausgestattet sind, beleuchtet. (T ist die Lampentype) Jede Lampe wird durch ein 10 W Vorschaltgerät angetrieben. Das Lichtsystem wird 2.600 Stunden jährlich betrieben.

Berechnung
Der erste Schritt liegt in der Berechnung des gesamten Stromverbrauchs des betrachteten Systems. Dazu wird die Gesamtanzahl der Leuchten (39 X 2 = 78 Lampen) mit der Anschlussleistung jeder Lampe multipliziert, wobei die Leistung des Vorschaltgeräts mitberücksichtigt wird, in diesem Fall 65W+10W = 75W. Daraus ergibt sich die Gesamtleistung des Systems, 78 Lampen X 75W = 5.850W oder 5,85 kW. Durch die Multiplikation mit der Betriebszeit von 2.600 Stunden erhält man den Gesamtverbrauch 5,85 kW X 2.600h = 15.210 kWh (Kilowattstunden). Wenn die Leistung der Vorschaltgeräte nicht bekannt ist, können nach einer Faustregel zufolge 12% aufgeschlagen werden, d.h. bei einer 65 W Lampe würden 7,8 W addiert.

Messung der Lichtstärke
Im nächsten Schritt sollte - unter Verwendung eines Luxometers - die horizontale und vertikale Lichtstärke (in Lux bzw. lx)gemessen werden. In diesem Fall wurde eine horizontale Lichtstärke von 300 lx und eine vertikale Lichtstärke von 230 lx gemessen.

Ermittlung der spezifischen Anschlussleistung
Für diese Berechnung der spezifischen Anschlussleistung wird die gesamte Anschlussleistung des Systems in Watt (5.850 Watt) herangezogen und durch die Arbeitsfläche (450 m2) dividiert 5.850W / 450m2 = 13W/m2. Das heißt, die spezifische Anschlussleistung beträgt bei einer Beleuchtungsstärke von 300lux 13W/m², dies entspricht somit einer spezifischen Anschlussleistung von 4,33W/m2 bei einer Beleuchtungsstärke von 100lux.

Alternativen werden gesucht
Im nächsten Schritt können alternative Systeme betrachtet werden, wobei gleichzeitig das angenehme Raumklima erhalten bleiben muss. Dabei ergeben sich mehrere Möglichkeiten:
 
  1. Die spezifische Anschlussleistung durch den Einsatz von effizienteren Lampen und Leuchten und Vorschaltgeräten gesenkt werden.
  2. Beim Ersatz alter Lampen sollte nicht nur der Verbrauch und der Preis eine Rolle spielen, sondern die gesamte Lebensdauer der Lampe berücksichtigt werden.
  3. In Bereichen langer Betriebszeiten sollten langlebige Kompaktleuchtstofflampen eingesetzt werden.

Mit diesen Voraussetzungen werden bei unterschiedlichen Anbietern mehrere Lösungsmöglichkeiten eingeholt und die Alternativen in einer Tabelle zusammengefasst.

 
Derzeitiges System
Lösung 1
Lösung 2
Lösung 3
Leuchtentypzweiflammige Balkenleuchte, freistrahlendeinflammige Balkenleuchte mit Spiegel-reflektoreinflammige Balkenleuchte mit weißem ReflektorReflektorleuchte Hochdruck-Entladungslampe
Leuchteneffizienz97%85%77%82 %
LampentypStandard, T 65 WDreibanden T 58 WDreibanden T 58 WNAV de Luxe HSE 250 W
Farbwiedergabeindex Ra60 - 6980 - 8980 - 8960
Lichtstärke4 600 lm5 200 lm5 200 lm22 000 lm
VorschaltgerätKVG,
Pv = 10 W
VVG,
Pv = 6 W
VVG,
Pv = 6 W
Betriebsgerät, Pv = 25 W
E horizontal300 lx320 lx300 lx380 lx
E vertikal230 lx100 lx130 lx65 lx
Spezifische Anschlussleistung4,3 W/m2/100lx1,9 W/m2/100lx2,3 W/m2/100lx1,8 W/m2/100lx
Gesamtleistung5,8 kW2,9 kW3,1 kW3,3 kW
Betriebsstunden2 600 h2 600 h2 600 h2 600 h
Gesamtverbrauch15080 kWh7540 kWh8060 kWh8 580 kWh


Vom energetischen Gesichtspunkt aus bietet die Lösung 3 die beste Alternative. Der Nachteil besteht in der geringen vertikalen Lichtstärke von ca. 65 Lux. Einer Faustregel zufolge sollte die vertikale Lichtstärke zwischen 30 - 70 % der horizontalen Lichtstärke betragen. Die vertikale Lichtstärke sorgt für ein angenehmes Raumklima und, in der Folge, für eine angenehmere Arbeitsatmosphäre. Darüber hinaus ist in Bezug auf die zwei anderen Alternativen die Farbwiedergabe schlechter.

Als Kennwert für den Energieverbrauch gilt, dass mit ca. 35 kWh/m2 pro Jahr für diesen Bereich ein guter Wert erzielt wird. Mit der Lösung 2 werden 7.020 kWh pro Jahr eingespart, im Vergleich zum derzeitigen Verbrauch eine Einsparung von 47% und ein Wert von 18 kWh/m2 pro Jahr, der als 'best practice' Wert gilt.

Das Beispiel zeigt, dass moderne Systeme eine bis zu 50 % geringere Anschlussleistung für die gleiche Beleuchtungsstärke brauchen. Die spezifische Beleuchtungsstärke in W/m2/klx, (1000lx) gilt dabei als wichtiger Indikator.
Zuletzt aktualisiert: 2012-06-11

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