Analyse, Vergleich und Optimierung einer

Analyse, Vergleich und Optimierung
einer Hallenbeleuchtung
Wolfgang Hahn
5th International Conference for European EnergyManagers
14th – 15th May 2014, Vienna
Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Die Hallenbeleuchtung wurde als großer Energieverbraucher (derzeit ca. 20% des Gesamtenergiebedarfs) ermittelt und deshalb analysiert sowie Lösungsansätze zur Modifizierung erarbeitet.
Ausgangssituation
5 Baugleiche Produktionshallen
−
−
−
Abmessungen:
Raumindex (k):
Raumwirkungsgrad:
90m x 30m x 11 m (l x b x h); Leuchtenhöhe 9m über den Boden
2,76
~ 90%
Hohen Tageslichteinfluss
−
−
Durchgängige Lichtkuppel mit den Abmaßen 90m x 2m (l x b)
2 seitliche Fensterreihen unterhalb Dach, je 90m x 2m (l x b
85 Leuchten pro Halle
−
−
−
Siteco Leuchten mit Aluminiumreflektor
Konventionelle Vorschaltgeräte (a´ 29 Watt Verlustleistung)
HQI-Leuchtmittel der Firma Osram (a´ 250 Watt, 76 Lumen/Watt, Lebensdauer B50 = 12.000 Stunden)
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Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
IST-Zustand
Hallenbeleuchtung zu jeder Tages- und Produktionszeit eingeschaltet
−
Sonntag 22:00 Uhr bis Samstag 13:30 Uhr
Wenn das Tageslicht ausreicht die geforderte Beleuchtungsstärke in den
Hallen zu erreichen, wird die Beleuchtung nicht abgeschaltet
Kurzfristige Beeinflussung von Wolken (=Minimierung Tageslichteinfluss)
können nicht ausgeglichen werden
„Veraltete“ Leuchtmittel, Vorschaltgeräte und Steuerungstechnik im Einsatz
Keine Einzelsteuerung und Dimmung der Leuchten möglich
Psychologische Effekt des Menschen „Ohne Licht kann ich nicht arbeiten!“
Zahlen und Daten
Einschaltdauer:
6.700 h/a
Energiebedarf:
815.832 kWh/a
Gesamtkosten:
126.063 €/a
−
−
Energiekosten:
Wartungskosten:
114.216 €/a
11.847 €/a
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Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Somit wurde ein Konzept zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der damit verbundenen Kosten
entwickelt. Dies beinhaltet unter anderem:
Tageslichtabhängige und automatische Regelung der Beleuchtungsanlage mit drei Beleuchtungsstärkemessern pro Halle sowie der
Möglichkeit zum Dimmen für optimale Einsparungsergebnisse
Einzel- oder Gruppensteuerung der Beleuchtungsanlage in
Abhängigkeit der Produktions- und Anwesenheitszeiten mit
manueller Eingriffsmöglichkeit für etwaige Sonderschichten
Übergeordnete Software mit einfacher Programmierung von
Nutzungsänderungen
Energieerfassung der Beleuchtungsanlage und Integration in das
Prozessleitsystem
Mindestbeleuchtungsstärke von 400 Lux pro Halle, etwaige Nutzungsänderungen im Vorfeld
berücksichtigt.
−
Die benötigte Mindestbeleuchtungsstärke wird per festprogrammierten Dimmlevel am EVG eingestellt
Effizientere Leuchtmittel mit höherer Lebensdauer und elektronische
Vorschaltgeräte zur Schonung der Umweltressourcen
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Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Weitere Vorteile dieser Modifizierung
Automatische Reduzierung der Jahreseinschaltdauer durch
Tageslichtnutzung um mindestens 15%
Lebensdauer der Leuchtmittel >25.000 Betriebsstunden
−
Aktuell ca. 8.000 h
Tageslichtabhängiges Dimmen von bis zu 50%
Hohe Lichtstromstabilität über die gesamte Lebensdauer
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Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Vorteile der Funktechnologie
Leuchten werden per Funk angesteuert,
wenig Hardwareumbau notwendig
Einzelansteuerung jeder Leuchte möglich
Dimmen jeder Leuchte möglich
Tageslichtsensoren in den Hallen
Beim Dimmen/Ausschalten kann die Psyche des
Menschen berücksichtigt werden
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Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Beispielhaftes Softwarekonzept
Grafische Darstellung der installierten Beleuchtungsanlage
Ein-/Ausschalten und Dimmen der einzelnen Leuchten oder in Gruppen
Anzeige eingestellter Leistung jeder Leuchte
Flexible Bedienung, Nutzungsänderungen problemlos per Software zu realisieren
Erfassung des Energieverbrauchs
Integration in die Gebäudeleittechnik möglich
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Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Betrachtete Modifizierungsmöglichkeiten
Folgende Varianten wurden geprüft, berechnet und gegenüber gestellt:
LED Hallenstrahler
(Abalight)
LED Flächenstrahler Modifizierung bestehende HQI Hallentiefstrahler
(Philips)
Beleuchtung (HQI)
(Smartlux)
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Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Professionelle Lichtplanung, hier beispielhaft dargestellt, für jede Modifizierungsvariante
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Gegenüberstellung der Energieverbräuche
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Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Gegenüberstellung der wirtschaftlichen Berechnungen
Bestand
Kapitalkosten [€/a]
Verbrauchskosten [€/a]
Betriebskosten [€/a]
Gesamtkosten
Energiepreis pro MWh
Invest
Amortisationszeit [a]
- €
114.216,48 €
11.847,30 €
126.063,78 €
154,52 €
(beinhaltet 8% kalkulatorischen Zinssatz)
LED-Abalight
32.004,29 €
50.827,84 €
37.647,91 €
120.480,04 €
331,85 €
273.940,00 €
7,3
LED Philips
Tausch EVG + LM
33.455,31 €
14.951,75 €
54.497,05 €
72.649,92 €
20.705,31 €
8.727,99 €
108.657,67 €
96.329,66 €
279,14 €
185,63 €
286.360,00 €
127.979,20 €
5,6
2,9
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Smartlux
22.875,22 €
58.974,58 €
8.949,22 €
90.799,02 €
215,55 €
195.800,00 €
3,4
Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
Gegenüberstellung der wirtschaftlichen Berechnungen auf 15 Jahre Nutzungsdauer
Beinhaltet 1% Betriebskosten- und 2% Energiepreissteigerung, 8% kalkulatorischer Zinssatz
Fazit
LED-Leuchten sind in Bezug auf den
Wirkungsgrad sehr effizient und lukrativ.
Die Anschaffungs-, Unterhalts- und
Instandhaltungskosten im Vergleich zu
effizienten HQI-Leuchten jedoch derzeit
sehr hoch. Jedoch sollten LED-Leuchten
auf jeden Fall weiterhin in Erwägung
gezogen werden.
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European EnergyManagers, 14th – 15th May 2014, Vienna
Analyse, Vergleich und Optimierung einer
Hallenbeleuchtung
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