Funk- Dimm und Steuerungssystem für alle Arten von LED-Straßenleuchten

Durch den Einsatz von LED Leuchtmitteln in den Straßenlaternen sparen schon heute viele Kommunen erheblich Strom und reduzieren damit Ihren CO₂- Fußabdruck. Durch eine Dimmung der LED Leuchten (bis zu lokal unterschiedlich) kann hier weiter eingespart werden ohne die Sicherheit zu vernachlässigen.

2012 wurde die EU-Energieeffizienzrichtlinie (2012/27/EU) in Kraft gesetzt. Sie soll EU-weit zu einer effizienteren Energienutzung führen, und führt eine Reihe von energiebezogenen Maßnahmen und Pflichten auf.
Besonders relevant ist die Verpflichtung zur Durchführung von Energieaudits. Alle Anwender sind verpflichtet, in regelmäßigen Abständen ihren gesamten Energieeinsatz systematisch zu identifizieren und zu analysieren.

Die Senkung der CO₂ Emissionen ist auch wegen der neu erlassenen Grundlage der Bundesregierung ab 2021 eine CO₂-Bepreisung einzuführen, für die Industrie von Bedeutung. Die Bundesregierung hat nach der Einigung mit den Ländern einen höheren Einstiegspreis beschlossen, dieser ist am 10. November 2020 in Kraft getreten.

Anforderungen der Kommunen

In Gemeinden und Städten ist es üblich die Straßenleuchten mit einem gemeinsamen Helligkeitssensor Ein- und Auszuschalten. Eine zentrale Steuerung für die Flächenbetreiber ist oftmals zu aufwendig und personell für den Betrieb nicht realisierbar.

Da nicht zu jedem Zeitpunkt die Leuchtkraft mit 100% zur Verfügung stehen muss, kann die Beleuchtung mit bedarfsgerechten Helligkeitsszenarien geregelt werden. Erst recht, wenn eine bedarfsgerechte Helligkeitssteuerung von LED-Straßenleuchten ohne erhebliche zusätzliche Kosten durch Kabelverlegung realisiert werden kann.

Hohe Priorität hat die Zuverlässigkeit des Systems. Funknetz und Stabilität der Dimmung sowie Sicherheit gegen Hackerangriffe, unerlaubten Zugriff und bei Stromausfall das automatische Neustarten der Beleuchtung muss immer gewährleistet sein.

Ein- / Ausschalten und Dimmen nach Bedarf

Ein intelligentes Dimmen hat den Effekt, dass die Leuchten die ganze Nacht eingeschaltet bleiben und die Sicherheitsaspekte gegeben sind. Außerdem wird die Lebensdauer der LED-Leuchten verlängert.

Die Umschaltung erfolgt durch zusätzliche Funkübertragungswege LRR (Long Range-Radio) wie zum Beispiel LoRa oder Sensorik welche abhängig von Bewegung und / oder den Lichtverhältnissen arbeitet (Bewegungs- und Helligkeitssensoren).
Hierdurch entstehen keine zusätzlichen Lizenzkosten oder Kosten durch GSM / Mobilfunk.

Über den Funkweg können auch Daten wie der tatsächliche Energieverbrauch je Straße oder Einheit zurückgemeldet werden. Die Daten können jederzeit den aktuellen Energieverbrauch anzeigen und bei Speicherung auch rückwirkend verglichen werden. Nachträgliche Anpassungen und Feinabstimmungen können mit der entsprechenden Software vorgenommen werden.

Im Folgenden wurden Zahlen und Fakten aus einem vorhandenen Projekt zusammen getragen. Dort wurden Kosten und CO₂ Emissionen für die Beleuchtung um bis zu 85 % gesenkt. Das ist mehr als über eine stundenweise komplette Abschaltung der Straßenbeleuchtung gespart wird. Die Refinanzierung einer Installation ist also zeitnah realisierbar.

Folgende weitere Punkte werden berücksichtigt:

• Es werden bestehende Aus- /Einschaltstrukturen übernommen.
• Zusätzlich werden keine personellen Dienste benötigt.
• Die Energieeinsparung ist ausgewöhnlich hoch.
• In der ganzen Nacht ist ein sicheres Umfeld durch die kontinuierliche Beleuchtung gewährleistet.
• In der Verkaufsstarken Zeit von Sonnenuntergang bis (meistens) 22 Uhr die die Helligkeit nur reduziert.
• In der gesamten Nacht wird nach 22 Uhr der Helligkeitsverlauf weiter reduziert aber nicht abgeschaltet.
• Der gesamte Energieverbrauch ist durch diese Dimmung geringer als ein komplettes Abschalten nach z.B. 22 Uhr.
• Alle LED-Straßenleuchten reagieren zeitgleich und mit angenehmen Helligkeitsübergang.
• Die Helligkeitssteuerung (Dimmung) kann bei Bedarf einfach an nur einer Stelle in der Straße oder einem Platz drahtlos (Laptop mit USB-Funkmodul) geändert werden. So ist auch eine temporäre Änderung für Events (Kirmes, Straßenfest, ...) denkbar.
• Die Helligkeiten der LED-Leuchten wurden für einen sehr hellen Betrieb ausgelegt. Mit dem hohen Wirkungsgrad können LED-Leuchten energiesparend gedimmt werden.

Beispiel einer 40-Watt LED-Leuchte von Sonnenuntergang (16:00 Uhr) bis Sonnenaufgang (8:00 Uhr) im Dezember:

• 0,64 kWh Stromverbrauch einer Leuchte wenn sie eine ganze Nacht eingeschaltet ist
• 0,24 kWh Stromverbrauch einer Leuchte wenn sie ab 22 Uhr ausgeschaltet wird
• 0,18 kWh Stromverbrauch einer Leuchte mit TRILL ES gedimmt, die ganze Nacht eingeschaltet

Beleuchtung außerhalb von Großstädten

Da sich mehr als 80% aller LED-Leuchten außerhalb von Großstädten befinden und auch hier die Energieeinsparungen signifikant ist, wurde die Systemerweiterung „TRILL ON 2023“ entwickelt.
„TRILL ON 2023“ ist ein LED-Dimming-System das von jedem Elektriker einfach zu installieren ist und die Energieeinsparungen des Systems TRILL PAD voll abdeckt. Alle LED-Leuchten mit NEMA, ZHAGA und eingebauter Antenne werden gesteuert.

Vorteile und Basisfunktionen von TRILL ON 2023:

• Selbstständig laufende LED-Steuerung ohne personelle Betreuung und ohne zusätzliche Infrastruktur.
• Vier feste Szenarien und vier zusätzlich definierbare Helligkeitsszenarien ermöglichen eine einfache Installation und schnelle Inbetriebnahme.
• Der automatische Szenarienablauf beginnt mit dem Einschalten der Netzspannung der Straßenleuchten. Es werden zeitabhängige Helligkeiten geschaltet, von AUS bis 100%.
• Die Echtzeitsteuerung ist unabhängig davon, wann die Netzspannung eingeschaltet wird (im Winter früher, im Sommer später).
• Schon nach dem Einschalten der Netzspannung erfolgt eine bedarfsgerechte, voreingestellte Helligkeitsoptimierung. Es kann dann, zum Beispiel ab 22 Uhr, nach Geschäftsschluss, die energiesparende Helligkeitssteuerung als zeitgesteuert Helligkeitsänderung beginnen. Nur von einer Stelle aus, der TCU (TRILL CONTROL UNIT), werden hunderte von LED-Leuchten gesteuert.
• Die vier vom Anwender neu definierbaren Helligkeitsszenarien werden auf einem WINDOWS10 Computer graphisch erstellt und an eine TCU drahtlos übertragen. Eines der Szenarien wird als automatisch startend aktiviert. Dabei ist die Entfernung bis zur TCU maximal 100m. Andere Systeme ermöglichen nur eine Szenarienänderung in jeder LED-Leuchte einzeln und mit großem Aufwand.
• Das neu definierte Helligkeitsszenario wird in der TCU gespeichert und täglich neu gestartet. Somit sind auch seltene Änderungen von Szenarien einfach machbar. Die gespeicherten Einstellungen sind auch bei Stromabschaltungen gesichert.

Mit relativ geringem finanziellem Aufwand kann die Straßenbeleuchtung so einen weiteren Beitrag zur Energieeinsparung leisten ohne den Sicherheitsaspekt für die Bürger zu vernachlässigen.

Links:

• thaler-ag.com