Smart Street Lighting: Realitäts-Check auf der Musterstraße
Energiekosten senken, CO₂-Emissionen reduzieren und dazu noch etwas gegen das Insektensterben tun? Geht! Mit intelligenten Leuchten und einem Lichtmanagement in der Cloud. Wie sich mit Smart Street Lighting strategische Nachhaltigkeitspolitik, intelligenter Klimaschutz und regionale Wertschöpfung verbinden lassen, zeigt ein Besuch am Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier.
Vertreter der Gemeinde, ein LED-Hersteller, ein IT-Dienstleister und die gastgebenden Wissenschaftler stehen auf dem ersten deutschen „Zero Emission Campus“, dem Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier. Hier kommen ökologisches Baukonzept mit CO2-neutraler Energie– und Wärmeversorgung sowie modernster Gebäude– und Anlagentechnik zusammen. Auch in der Lehre steht die Umwelt im Fokus.
In einer Rekordzeit von drei Wochen von Idee bis Aufbau sind an Parkplätzen und Straßen Leuchten auf LED umgerüstet worden. Die Leuchten gliedern sich unter anderem in eine „Musterstraße“ ein, eine Art Freiluftlabor. Eine intelligente Steuerung macht sie smart. Wozu? Eine situationsgerechte Ausleuchtung spart Energie, CO2-Emissionen und Kosten. Wartungen erfolgen nach Notwendigkeit statt festgelegtem Intervall.
Am Solar-Carport beleuchten die smarten LEDs Behindertenparkplätze und künftig auch die verfügbaren Plätze an den Elektro-Ladesäulen. Sind die Parkplätze für Behinderte oder die an der Ladesäule von Dauerparkern belegt? Zusätzliche Sensorik schafft Abhilfe. Gedimmtes Licht wird heller, wenn Bewegungen erkannt werden. Lernende Software hilft zukünftig, auf die zuvor definierten Bewegungsmuster von Mensch, Tier oder Fahrzeug zu reagieren.
LEDs können gegenüber herkömmlichen Natriumdampfleuchten bis zu 70 Prozent Energie einsparen. Durch die intelligente Steuerung lassen sich noch mal bis zu 20 Prozent mehr Ersparnis herausholen, weiß Wolfgang Thömmes von der Lanz Manufaktur. Der Mittelständler war einer der Ersten weltweit, die Straßenleuchten mit LED-Technik gebaut haben.
Diese Technologie macht Professor Dr. Peter Heck, Geschäftsführender Direktor des Instituts für angewandtes Stoffstrommanagement am Umwelt-Campus (IfaS), zum Gegenstand angewandter praktischer Forschung. Das IfaS hat sich zum Ziel gesetzt, eine nachhaltige Optimierung von Stoffströmen in praxisorientierten Projekten voranzutreiben. Für Unternehmen, Städte und Regionen.
Mit einer Lichtberechnung werden für die künftige Beleuchtung unterschiedliche Technologien vergleichbar gemacht. So können der zukünftige Energieverbrauch und die gewünschte Beleuchtungsstärke bestimmt werden. Darüber hinaus werden in Abhängigkeit der Mastpositionen die Neigungswinkel der einzelnen Leuchten für die spätere Montage definiert. © Lanz Manufaktur
Als Mittelständler hat die Lanz Manufaktur geschafft, sich unter den Großen einen Namen zu machen: durch zahlreiche Installationen weltweit, wie am Freiburger Münster, im Kameha Grand Hotel in Bonn, der Shanghai Skyline und auch durch Flutlichtanlagen am Olympiastadion in Berlin und im Deutsche Bank Park in Frankfurt. © Lanz Manufaktur
Mit einem zentralen Lichtmanagement in der Cloud können Städte ihre Leuchten aus der Ferne verwalten und „Fahrpläne“ für die Beleuchtung programmieren: Kriterien für Beginn und Ende der Beleuchtung, ebenso wie für die Helligkeit abhängig von Lage oder Zeit. Eine gezielte Beleuchtung architektonisch interessanter Punkte ist ebenso möglich wie Farbwechsel. Das System zeigt die Betriebsparameter der Leuchten.
Jede Leuchte ist über das Maschinen- und Sensorennetz NarrowBand IoT mit der Plattform für das Lichtmanagement verbunden. Für Konnektivität und Steuerungssoftware ist der Projektpartner Deutsche Telekom zuständig. Dafür steckt eine SIM-Karte entweder in einem internen Steuerungsgerät im Leuchtenkopf oder in einem externen Gerät, das per einfachem Dreh an der Leuchte befestigt wird. Es gibt Umbausets für Leuchten jedes Herstellers.
Das Steuerungsgerät muss einmalig per Scan eines QR-Codes im Lichtmanagement-System angemeldet werden. Die übermittelten Daten lassen sich auch sammeln, auswerten und über offene Schnittstellen mit anderen Systemen verbinden: Über einen sicheren Datenmarktplatz können sie mit Wetterdaten verknüpft werden, beispielsweise für Rückschlüsse zum Dimming-Level in Abhängigkeit zur Wolkendecke. Die Daten helfen genauso der Weiterentwicklung der Leuchten - oder der Forschung.
Der Umstieg auf eine intelligente Straßenbeleuchtung ebnet einer Kommune den Weg zur „Smart City“. Der Lichtmast wird vom Basisdienst zum „smarten Mobiliar“, an dem weitere Sensorik und Lösungen angebracht und mit einer steuernden Plattform verknüpft werden können. Sensoren zur Erfassung von Geräuschen, der Luftgüte und des Verkehrs gehören ebenso zum erweiterbaren Repertoire wie WLAN-Hotspots, Kameras oder Funkbasisstationen. Vgl.: https://t-map.telekom.de/tmap2/mobileiot
Lichtverschmutzung – die Industrialisierung wirft lange Schatten
Die künstliche Beleuchtung stört das natürliche Muster von Tag und Nacht auf der Erde. Sie verändert das empfindliche Gleichgewicht unserer Umwelt und beeinträchtigt unser Leben genauso wie auch den natürlichen Lebensraum der Tierwelt. Gegen die Lichtverschmutzung kann jeder Einzelne etwas tun. Für Städte und Industrie gibt es intelligente Lösungen.