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Energieverteilung & -speicherung

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Kampf der Licht-Systeme

Text: C. Pohl, J. Wagner, J. Hesselbach; Uni Kassel; B. Bieser, W. Bieser, Brainlux
Die Erwartungen an die Energieeffizienz von LED-Beleuchtung sind groß. Aber können diese auch unter den besonderen Einsatzbedingungen in Industrie- und Gewerbehallen erfüllt werden? Ein Vergleich zwischen LEDs und T5-Leuchten bringt Licht ins Dunkel.

Energieeffizienz ist nicht zuletzt wegen der steigenden Strompreise ein wichtiges Thema für Industrie und Gewerbe. Ist LED immer die bessere Wahl? Die Universität Kassel hat zusammen mit Brainlux LED- und klassische T5-Beleuchtung im Hinblick auf Energie- und Kosteneffizienz verglichen. Untersuchungsobjekte waren einer der neuesten LED-Hallenstrahler und ein Hallenreflektor mit 2 x 80 Watt T5-Leuchtstoffröhren.

LED und T5 im Vergleich

Ausgehend von einer Halle mit 70 Meter Länge, 20 Meter Breite und einer Lichtpunkthöhe von zehn Metern berechneten die Forscher mit einer Software die Lichteigenschaften für den LED-Hallenstrahler und den T5-Hallenreflektor. Mit beiden Beleuchtungssystemen sollten etwa 400 Lux mittlere Beleuchtungsstärke bei einer Arbeitsplatzhöhe von 0,8 Meter über dem Boden erreicht werden.

Das Ergebnis: 40 LED-Hallenstrahlern lieferten 405 Lux, 44 T5-Hallenreflektoren 393 Lux. Ein Vergleich mit zwei weiteren LED-Hallenleuchten führender europäischer Hersteller führte zu ähnlichen Ergebnissen. Um also einen vergleichbaren Luxwert zu erreichen, sind vier T5-Leuchten mehr nötig. Dennoch ist die Ausstattung mit LED-Leuchten insgesamt noch mehr als doppelt so teuer.

Des Weiteren verglich man die beiden Beleuchtungssysteme anhand verschiedener Faktoren wie Anschaffungskosten, Stromverbrauch, Energieeffizienz, Wartungszyklen und Kosten der Leuchtmittel. Dabei liegt der Stromverbrauch der LED-Leuchten insgesamt um 20,84 % höher als bei den T5-Leuchten. Bei der Beleuchtungsstärke am Arbeitsplatz erzielen die LED-Leuchten nur geringfügig bessere Werte (+ 3,05 %), obwohl ihr Lichtstrom signifikant höher ist. Der Lichtstrom wird jedoch nur zu einem vergleichsweise geringen Teil in Lux am Arbeitsplatz umgesetzt. Daher liegt die LED-Leuchte bei der Energieeffizienz um 13,68 % hinter der T5-Leuchte.

Als Kostenfaktoren spielen auch die Wartungszyklen für den Wechsel der Leuchtmittel sowie die Preise neuer Leuchtmittel eine große Rolle. Der Hersteller des LED-Hallenstrahlers gibt unter optimalen Einsatzbedingungen - bei einer konstanten Umgebungstemperatur von 25 °C und keiner nennenswerten Beeinträchtigung der Kühlung durch Verschmutzung - die mittlere Lebensdauer der Leuchtmittel wie folgt an:

  • 40.000 Stunden(Lichtstromabfall von 10 %)

  • 70.000 Stunden (Lichtstromabfall von 30 %)

  • 90.000 Stunden (Lichtstromabfall von 50 %)

In Industrie- und Gewerbehallen kann eine konstante Umgebungstemperatur von 25 °C jedoch kaum gewährleistet werden. Hinzu kommt eine potenzielle Verschmutzung der Kühlrippen mit nachfolgender Überhitzung der LED. Umso heißer LED werden, desto mehr verringern sich Lichtstrom und Lebensdauer. Realistisch muss daher bereits nach wenigen Jahren - 40.000 Stunden entsprechen bei einem Drei-Schichten-Betrieb etwa 4,5 Jahren - mit einem relativ hohen Lichtstromabfall gerechnet werden.

Hersteller von langlebigen T5-Leuchtstoffröhren geben bei einem Lichtstromabfall von 10 % eine Lebensdauer von 58.000 Stunden an. Schwankungen der Raumtemperatur im normalen Bereich (1 bis 35 °C) haben keine negativen Auswirkungen auf die Lebensdauer von T5-Leuchtmitteln. Geht man von einem einheitlichen (allgemein noch akzeptierten) Lichtstromabfall von 10 % aus, sind die Wechselintervalle bei LED um mindestens 45 % kürzer als bei langlebigen T5-Leuchtmitteln. Tatsächlich dürften die Intervalle bei LED jedoch infolge der Auswirkungen nicht konstanter Umgebungstemperatur und Verschmutzung der Kühlrippen noch kürzer sein.

LED-Technologie: Offene Fragen

Wer LED in Industrie- und Gewerbehallen einsetzen will, sieht sich daher mit folgenden offenen Fragen konfrontiert:

1. Wie viel Licht bringen LED-Leuchten nach fünf Jahren tatsächlich noch?

2. Welche Ersatz-Leuchtmittel stehen zur Verfügung, wenn ein Austausch unvermeidlich wird und was kosten diese?

Experten sehen das Ende des Entwicklungspotenzials bei LED bei etwa 200 bis 240 Lumen/Watt. Die aktuellen Produkte schöpfen dieses knapp zur Hälfte aus. Mit weiteren Effizienzverbesserungen ist daher zu rechnen - zum Beispiel bei Kühlkonstruktion und Reflektor-Technik.

In der Energieeffizienz schneidet LED in Hallen gegenüber moderner T5-Beleuchtung noch erheblich schlechter ab. Dies gilt noch mehr bei der Kosteneffizienz, nicht zuletzt mit Blick auf die genannten offenen Fragen sowie die potenziellen Folgen höherer Umgebungstemperatur und Verschmutzung. Angesichts der ungeklärten Lebensdauer der Leuchtmittel ist die LED-Technik in Bezug auf die Kosten sehr risikobehaftet.

Ein Austausch der Leuchtmittel oder Leuchten schon nach wenigen Jahren, verbunden mit nicht abschätzbaren Kosten machen sich weiterhin auf der Negativseite der LED-Technik bemerkbar. Daher stellt LED derzeit noch keine akzeptable Alternative in Industrie- und Gewerbehallen dar. In anderen Einsatzbereichen wie im Auto oder im Büro kann LED-Beleuchtung hingegen äußerst sinnvoll sein.

Entwicklungspotenzial und Erwartungen

Es bleibt abzuwarten, inwieweit es mittelfristig gelingt, das Entwicklungspotenzial der LED-Technik weiter zu erschließen. Mit Blick auf große Hallen kommt dabei der Energie- und Kosteneffizienz entscheidende Bedeutung zu.

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