Lichtautomation: Mission Energieeffizienz

Nachdem Kernkraft spätestens seit der Reaktorkatastrophe in Fukushima als längerfristige Brückentechnologie ausfällt und regenerative Energiequellen noch nicht in ausreichendem Maße verfügbar sind, fällt der Steigerung der Energieeffizienz eine Schlüsselrolle im Kampf gegen den globalen Blackout zu. Neben effizienteren Geräten und Bauelementen setzen die Planer dabei vor allen Dingen auf intelligente Systemsteuerungen. Im Bereich der Lichttechnik rückt folgerichtig immer mehr der Einsatz von LED-Leuchtmitteln und sensorgesteuerter Automation ins Zentrum der Überlegungen. Die Innenraumleuchten der Firma Steinel sind ein Beispiel für zukunftsweisende Beleuchtungstechnik.
Als die Firma Steinel vor über 20 Jahren die weltweit erste Sensorleuchte entwickelte und auf den Markt brachte, hatte sie neben dem Stromspareffekt vor allem die Steigerung von Komfort und Sicherheit für die Anwender im Auge. Damals ahnte wohl kaum jemand, dass diese Technik einst als Schlüssel zur Maximierung der Energieeffizienz von Lichtanlagen gelten würde. Allerdings hat der Sensorpionier Steinel die Technik auch stets weiterentwickelt und verfeinert, sodass sie heute als zuverlässige und präzise Basis zur Realisierung hocheffizienter Lichtsysteme unverzichtbar ist. Das Schönste dabei: Durch anwesenheitsgesteuerte Leuchten erzielt man nicht nur maximale Energieeffizienz, sondern erhöht nebenbei auch noch Komfort und Sicherheit.

Licht just in time: Bewegungssensoren statt Schalter

Um Licht automatisch in Abhängigkeit von Anwesenheit zu schalten, werden Sensoren benötigt. Es liegt nahe, hierfür Bewegungssensoren einzusetzen. Denn wo Menschen sind, da bewegt sich was. In der Praxis kommen hierbei grundsätzlich zwei Technologien zum Einsatz: passive Infrarotsensoren (PIR) und Hochfrequenz-Sensoren (HF). PIR-Sensoren reagieren auf eine Veränderung der Wärmestrahlung, die sie über ein optisches System empfangen. So eine Veränderung ergibt sich beispielsweise, wenn ein Mensch den Erfassungsbereich des Sensors betritt. Infolge ihres Wirkungsprinzips ist die Empfindlichkeit eines PIR-Sensors abhängig von den Temperaturverhältnissen der Umgebung, genauer: von dem Temperaturunterschied zwischen Umgebung und dem zu erfassenden Objekt. Ferner macht es bei diesen Sensoren einen großen Unterschied, ob man ihren Erfassungsbereich quer (tangential) durchschreitet oder sich auf den Sensor zu bewegt (radial). Systembedingt ist die Empfindlichkeit und damit die Reichweite bei einer radialen Bewegung wesentlich geringer. Die genannten Einschränkungen machen es schwer, die Funktion und damit den Einsatz von PIR-Sensoren präzise zu planen. Im Außenbereich ist dies von untergeordneter Bedeutung, sodass PIR-Sensoren hier problemlos eingesetzt werden können. Anders bei Innenräumen.

HF-Sensoren: Das Echo verrät die Anwesenheit

Innerhalb von Gebäuden ist angesichts der Begrenztheit der Räume und ihres häufig unregelmäßigen Zuschnitts eine präzise und konstante Reichweite des Sensors wünschenswert. Daher hat der Sensorspezialist Steinel bereits früh die Entwicklung von Hochfrequenz-Sensoren forciert, die sich für den Einsatz im Innenbereich eignen. HF-Sensoren senden ein Kleinstleistungssignal im Mikrowellenbereich aus und werten das von der Umgebung reflektierte Echo aus. Da jede Bewegung von Masse innerhalb der Reichweite dieser Sensoren zu einer Frequenzverschiebung des Signals führt, können Bewegungen von Personen, aber auch jede andere Bewegung unabhängig von ihrer Wärmestrahlung sicher erkannt werden. Diese Technik besticht durch lückenlose Abdeckung des Erfassungsbereichs, ultraschnelle Ansprechzeit und nicht zuletzt gute Integrierbarkeit. Denn anders als PIR-Systeme benötigen HF-Sensoren kein Fenster zur Außenwelt und können daher hinter Abdeckungen oder Leuchtengläsern verborgen bleiben. Ein weiterer Vorteil der HF-Technik besteht darin, dass die Reichweite in jeder Umgebung und jeder Bewegungssituation konstant bleibt und darüber hinaus elektronisch exakt regulierbar ist. Der Anwendungsbereich von HF-Sensoren beschränkt sich allerdings auf Innenräume, da ihr Funktionsprinzip für den Außenbereich ungeeignet ist. Innerhalb von Gebäuden sind sie jedoch die erste Wahl. Und so sorgt auch bei der Innenraumleuchte RS Pro LED S1 ein HF-Sensor für effizientes Licht just in time.

Leuchtende Chips: Viel Licht für wenig Watt

Neben dem anwesenheitsgesteuerten Schalten von Licht ist die Wahl des Leuchtmittels der zweite entscheidende Faktor für die Energiebilanz einer Lichtanlage. Zurzeit werden in vielen Leuchten Energiesparlampen eingesetzt, die aber bei häufigen Schaltwechseln – wie sie bei anwesenheitsgesteuerten Leuchten zwangsläufig sind – eine spezielle Ansteuerung erfordern, um eine signifikante Reduzierung ihrer Lebensdauer zu vermeiden. Zudem sind Kompaktleuchtstofflampen bezüglich der enthaltenen Schadstoffe problematisch. Die Zukunft gehört demnach zweifellos der Leuchtdiode. Leuchtdioden (LED = Light Emitting Diode) dienen bereits lange als rote, grüne, gelbe und zuletzt auch blaue Anzeigeleuchten in elektronischen Geräten. Anders als die ursprünglich zu diesem Zweck eingesetzten Miniaturglühlampen besitzen LEDs eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer, verbrauchen kaum Energie, sind völlig immun gegen Erschütterungen und bleiben auch im Dauerbetrieb im Vergleich zu Glühlampen ziemlich kalt. Diese Eigenschaften machen LEDs zum idealen Leuchtmittel auch für große Beleuchtungsaufgaben. Nur waren die Bauelemente, die aus dem gleichen Material ‚geschnitzt‘ werden wie Computerchips, bislang viel zu leistungsschwach, um herkömmliche Lampen zu ersetzen. Inzwischen aber bringen es moderne Power-LEDs auf eine Lichtausbeute von bis zu 200lm/W und übertreffen damit in ihrer Effizienz selbst Natriumdampf-Hochdrucklampen. Mit der enormen Leistungssteigerung wurden die LEDs allerdings auch ein Stück heißer. Die hohen Ströme, die bei Volllast durch das Bauelement fließen, bewirken eine Erwärmung der sogenannten Sperrschicht. Wie bei Mikroprozessoren führen hohe Temperaturen bei Halbleiterchips jedoch schnell zu einem Ausfall oder zumindest zu einer geringeren Lebenserwartung. Die Steinel RS Pro LED S1 ist daher mit der patentierten Active-Thermo-Control-Steuerung ausgestattet. Dieses intelligente Temperaturmanagement-System sorgt dafür, dass die LEDs der Leuchte, die mit insgesamt 16W nahezu die Helligkeit einer herkömmlichen 90W-Glühbirne erreichen, auch bei Dauerbetrieb einen kühlen Kopf bewahren.

Energieeffizienz mit System

Die Kombination von State-of-the-Art-Sensorsteuerung und intelligenter LED-Technik führt zu einer drastischen Verbesserung der Energieeffizienz. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen verbraucht die High-End-Leuchte bei gleicher Lichtleistung bis zu 90% weniger Energie. Und damit nicht genug: Um die Effizienz in weitläufigen Raumsituationen zu optimieren, ist die RS Pro LED S1 mit einem 868MHz-Funk-Transceiver zur Vernetzung mehrerer Leuchten ausgestattet. Er erlaubt die bidirektionale Kommunikation und damit einen intelligenten Master/Master-Betrieb, in der die Leuchten sich in Gruppen gegenseitig steuern können. Durch den Einsatz von Funktechnik ist dazu kein zusätzlicher Installationsaufwand erforderlich. Alles in allem hat Steinel mit der RS Pro LED S1 eine zukunftsweisende Leuchte für den professionellen Einsatz in Gebäuden und Objekten entwickelt, über die sich nicht nur im Hinblick auf die Energieeffizienz sagen lässt: Mission voll erfüllt.

Kasten: ProLog: Messsystem für Einsparungspotenziale

Als Systemanbieter auf dem Gebiet der Sensortechnik erleichtert Steinel Professional die Arbeit der Planer bereits im Vorfeld der Installation energieeffizienter Technik. Mit dem ProLog-System ermöglicht er Entscheidungsträgern eine fundierte Prognose zu den möglichen Energiesparpotenzialen durch sensorgesteuertes Licht. Bei dem ProLog handelt es sich um ein netzunabhängiges Leih-Messgerät, das vorübergehend an relevanten Stellen im Gebäude platziert wird. Dort zeichnet es über vier Wochen ca. 400.000 Messdaten über die konkrete Nutzung und Beleuchtung auf. Die Messwerte werden anschließend durch die ProLog-Software ausgewertet. So erhält man Aufschluss über Dauer und Intensität des Tageslichts, Personennutzung, Dauer des eingeschalteten Kunstlichts und Dauer des unnötig eingeschalteten Kunstlichts. Aus diesen Daten errechnet die Software die Gesamtersparnis inklusive der CO2-Einsparung durch Nutzung von Sensortechnik über ein, drei oder zehn Jahre.

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