Konventionelle Leuchten und Leuchtmittel

im Zeitalter der LED

Straßen- und Außenbeleuchtung / Markus Demmert

www.osram.de

Vortrag OSRAM Markus Demmert| MD

30.09.2015

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Sind die Tage von konventionellen Leuchten und

Leuchtmitteln gezählt ?

Stand 2008 waren ca. 60.000.000 traditionelle Leuchten und entsprechende Leuchtmittel

in Europa für die öffentliche Außen- und Straßenbeleuchtung in Betrieb

3 % Renovierung /a mit 70% Anteil Neuinstallation HQL – Ersatz

LED- Anteil bei verkauften Leuchten: NAV: Natriumdampf – Hochdruckentladungslampe

HQL: Quecksilberdampflampe

SOX: Natriumdampf- Niederdrucklampe

MH: Halogenmetalldampflampe z.B. HCI-TT 50W/Super 4Y

FL/CFL: Leuchtstofflampe / Komapaktleuchtstofflampe

HQL; 32%

NAV; 47%

SOX; 9%

MH; 3% FL / CFL; 8%

Anteil Technologie Bestand (Vito Studie LOT 9: 2007 )

HQL NAV SOX MH FL / CFL

HQL 20%

NAV 48%

SOX 8%

MH 6%

FL / CFL 10%

LED 7%

Sonstige 1%

Anteil Technologie Bestand (Hochrechnung bis 2014)

Ziel EU 2017: 10‘0 LED = 17%

HQL NAV SOX MH FL / CFL LED Sonstige

2012 30,00%

2013 50,00%

2014 60,00%

2015 70,00%

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Die Leuchtenproblematik Stand heute

Probleme:

Viele Beleuchtungsanlagen sind veraltet, HQL „Verbot“*

Investitionsmittel für eine Komplettsanierung fehlen

Suche nach Alternativen gestaltet sich schwierig *: HQL – Lampen dürfen im Lagerabverkauf noch geliefert werden und sind noch erhältlich

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Problematik Investitionen

€0 €100.000.000 €200.000.000 €300.000.000 €400.000.000 €500.000.000 €600.000.000 €700.000.000 €800.000.000 €900.000.000

€1.000.000.000

Notwendige Investitionen in die Straßenbeleuchtung

Notwendige Investitionen in die Straßenbeleuchtung

Investition für den Ersatz HQL 1

Deutschland 932.108.800 €

Frankreich 895.193.600 €

Türkei 867.507.200 €

Italien 740.034.400 €

Spanien 559.784.400 €

Finnland 313.490.800 €

Schweden 282.055.200 €

Investitionsbedarf in Europa ausschließlich für HQL Ersatz:

~ 6,2 Milliarden Euro1

[1] Auf Datenbasis Lighting Europe 2014 / HQL- Verkaufszahlen;

Annahmen : 70% der in Europa verkauften HQL – Lampen sind für die Außenbeleuchtung;

Preisfaktor Erneuerung von 100 Lichtpunkten 41.200€ mit nachfolgenden Technologiemix: Neue Leuchte ;

Neue Leuchte+Mast;

Systemwechsel;

Retrofit LED und Sonstiges

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Grundtenor für eine energieeffiziente Sanierung

Was ist eine ineffiziente Beleuchtung?

Eine ineffiziente Beleuchtung definiert sich im

allgemeinen Sprachgebrauch über die Energiekosten,

bedeutet je mehr Energie verbraucht wird je ineffizienter

ist die Anlage, doch was ist mit :

Normgerechte Beleuchtung ?

Gleiches Beleuchtungsniveau ?

Verbesserte Lichtqualität ?

Umbau / Neue Leuchte / Retrofit ?

Kosten / Nutzen ?

Wartung / Instandsetzung ?

Störanfälligkeit usw.

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HPD

EVG/KVG

3DIM

Bis zu 55 %

HPD

EVG (PTo)

3DIM

Bis zu 70 %

LED-Modul

EVG (OT)

3DIM und andere

Bis zu 80 %

Plug-in/HQL

KVG

nein

Bis zu 11 %*

Straßenbeleuchtung wird im Schnitt alle 35 Jahre ausgetauscht. OSRAM und Siteco

bieten Lösungen an, die sich für jedwegliche energetische Sanierungen eignen.

≤ 20 Jahre > 20 Jahre

Systemwechsel Langfristig:

Neue Leuchte

Kurzfristig:

Lampen-Retrofit

oder Bevorratung

Lösung

Lampentyp

Treiber

LMS

Energie-

einsparung

Systemalter

Bekannte Weg zur energetischen Sanierung

*: bei erhältlichen

konventionellen Plug-In Lampen

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Systemwechsel

Ein Systemwechsel findet statt, wenn ein Leuchtmittel verwendet wird, welches vom

Typenschild der Leuchte abweicht.

Somit ist der Einsatz von

LED - Retrofit- Lampen

Traditionellen Retrofit Lampen(Plug-In)

Umbau von Vorschaltgeräten

ein Systemwechsel

Der Unterschied besteht lediglich beim Aufwand der Montage beim jeweiligen Leuchtmittel.

z.B.: HQL – Ersatz 80W:

Vorschaltgerät bleibt erhalten HPD1 - Plug-In Lampe sichere Alternative2

Vorschaltgerät überbrücken Retrofit Lösung nicht empfehlenswert, da bei Verwechselung

und Einsatz eines anderen Produkts, dieses zerstört werden kann.

Systemwechsel

Beibehaltung der vorhandenen Leuchte

Entfernung des aktuellen Lampen-

/Gerätesystems

Installation eines Ersatz-Geräteträgers

mit neuem Lampen- und Vorschaltgerätesystem

[1]:Hochdruckentladungslampen z.B.: Natrium - Hochdruckentladungslampe

[2]:Bei Einsatz von Natriumdampf – Hochdruckentladungslampen bzw. platzergeschützte Halogen-Metalldampflampen

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Betriebsgeräte für Hochdruckentladungslampen

Elektromagnetische Vorschaltgeräte

- Langlebige Technologie (robuste Bauform)

- Kompakte Bauform

- Reduzierte Verlustleistung bei Verlustarmen Vorschaltgeräten

- Produkte für Hochdruckentladungslampen 35 – 600W mit A2 (ab

2017) bereits jetzt erhältlich

Elektromagnetische Vorschaltgeräte haben eine geringe Ausfallrate

über die Lebensdauer.

In der Regel verbleiben sie in der Leuchte bis zur Erneuerung der

Anlage.

Elektronische Vorschaltgeräte

- Energieeffiziente Technologie

- Kompakte Bauform

- Geringe Verlustleistung

- Produkte ErP konform

- PTo Technologie bei > 50 W mit 3DIM Funktion

- Verbessern LLMF des Leuchtmittels (NAV)

Neuste elektronische Komponenten verbessern die Lebensdauern von

elektronischen Vorschaltgeräten.

Das OSRAM PTo ist sowohl für NAV und HCI Produkte einsetzbar.

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LED – Retrofit Lösungen

Einfacher Wechsel von HQL zu LED

Lumen Effizienz(> 100 lm/W)

Mittlere Lebensdauer(> 50.000 Sunden)

Zum Teil erhebliche Änderung der LVK

Je nach Leistungsstufe größere Umbaumaßnahmen

erforderlich (z.B.: Ersatz von NAV – Lampen)

Temperaturbelastung internes Vorschaltgerät

Quelle: Alibaba.com

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Simulation LED Retrofit in SITECO SR 50

Messergebnisse / 3D Modell LVK

Nr. Lampentyp System-

leistung Phi - Lampe

System-

lichtausbeute Phi - Leuchte

Leuchten-

effizienz Leuchten-

wirkungsgrad Verluste

1 NAV-T 50W/Super 4Y 56 W 3.861 lm 69 lm/W 2.973 lm 53 lm/W 77% 23 %

2 HCI-TT 35W/830 Super 4Y 43 W 4.263 lm 100 lm/W 3.186 lm 75 lm/W 75% 25 %

3 LED Retrofit 22W 22 W 2.497 lm 116 lm/W 1.624 lm 76 lm/W 65% 35 %

4 LED Retrofit 27W 26 W 2.702 lm 104 lm/W 1.567 lm 60 lm/W 58% 40 %

NAV-T 50W/Super 4Y (Referenz) HCI-TT 35W/ 830 Super 4Y

LED – Retrofit 22 W LED – Retrofit 27 W

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Entsorgung

Installation

Montage

Anschaffung

Wartung

Instandsetzung

Energie-

verbrauch

Je nach Systemlösung variieren

die Kosten in der

Außenbeleuchtung.

Grundsätzlich kann man

nachfolgende „Kostentreiber“

definieren.

Betrachtung der Anlage über

einen Lebenszyklus von z.B.: 25

Jahre

Doch nur wenn ich alle Kosten einer Installation betrachte

Was sollte eine wirtschaftliche Betrachtung beinhalten?

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Wartung und Instandsetzung

Angaben von Herstellern über Wartungsfaktoren , Lebensdauer

/Ausfallraten etc.

B5 Wert

B50 Wert

Mittlere Lebensdauer

Wartungsintervall

Nutzlebensdauer

6 Jahres Lampe

3 Y / 4 Y / 6Y

LSF

LLMF

LMF

B5 – Wert:

Zeitspanne innerhalb der 5 % der eingesetzten Lampen /

Vorschaltgeräte in einer Lichtanlage ausfallen können.

Bei OSRAM HPD bedeutet die Bezeichnung 4Y = 16.000 h

bzw. 6Y = 24.000 h aktuell B5

Mittlere Lebensdauer ( B50 – Wert):

Zeitspanne innerhalb der 50 % der eingesetzten

Lampen/Vorschaltgeräte in einer Lichtanlage ausfallen können.

Nutzlebensdauer Lampe (wirtschaftliche Lebensdauer):

Zeitspanne innerhalb der Wartungsfaktor der Lampe zum Beispiel

noch 70 .. 80 % beträgt.

Bei OSRAM HPD bedeutet die Bezeichnung 4Y bzw. 6Y:

≥ 80%[1] Lampenwartungsfaktor

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Lebensdauer elektronische Vorschaltgeräte

Die Umgebungstemperatur ta ist abhängig von:

Außentemperatur (Einsatzgebiet)

EVG Betriebstemperatur (Verlustleistung)

Lampenleistung (Erwärmung Leuchte)

Leuchtentyp (Farbanstrich, Größe)

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Der Wartungsfaktor von Modulen

z.B.: L80B50 bei 50.000 – 100.000 h

50%55%60%65%70%75%80%85%90%95%

100%

5 20 35 50 65 80 95

Res

tlic

hts

tro

m in

%

Brenndauer x 1.000h

Lichtstrommaintenance LED

L80/B10 50.000 L80/B10 100.000

L80/B50 50.000 L80/B50 100.000

Angabe zur Lichtstrommaintenance

Angabe zur Ausfallrate Modul z.B.:

L0C1 bei 50.000 h

Kein Lichtstrom

da Totalausfall

1% Ausfall bei 50.000 h

Berechnungsbeispiel:

Betrachtungszeitraum: 50.000 h

L80B50 bei 50.000: LLMF = 0,80

L0C1 bei 50.000 h: LSF = 0,99

Modulwartungsfaktor

= LLMF (L80B50 bei 50.000) x LSF(L0C1bei 50.000)

=0,80 x 0,99

= 0,79

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Wartungsfaktor einer Beleuchtungsanlage

Leuchtenwartungsfaktor:

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2 3 4 5 6 7 8

Wart

un

gsfa

kto

r L

eu

ch

te

Wartungszeitraum in Jahren

Wartungsfaktor Leuchte gemäß CIE:154:2003 (ab 4 Jahre und IP 3 / 4 abgeschätzt) : mittlere

Verschmutzung

IP 2X IP3X IP 4X IP 5X IP 6X

Beispielrechnung:

Wartungsintervall 4 Jahre / IP 6x Leuchte

HPD – Lampe:

Wartungsfaktor

= LSF *LLMF* LMF

= 95%* 83% * 85%

= 67 %

LED – Leuchte

= LLMF (L80B50 bei 50.000) *LSF(L0C1bei 50.000) *LMF

= 80% * 99% *85%

= 67 %

Hintergrund der Berechnung:

- LED im Betrachtungszeitraum 50.000 h kein Gruppentausch notwendig

- LED – Systeme sind nicht automatisch „Wartungsfrei“

- Bei konventionellen Leuchtmittel muss ein Gruppenwechsel eingeplant werden

- Ausfall von Vorschaltgeräten wird nicht in der Wartungsfaktorberechnung berücksichtigt

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Traditionelle Leuchtmittel und Leuchte

X + 16 Jahre

Lampentausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

4 Jahres Lampe

X + 20 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

Lampentausch

X + 24 Jahre

Lampentausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X Invest

X + 4 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

Lampentausch

X + 8 Jahre

Lampentausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 12 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

Lampentausch

X + 28 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

Lampentausch

X + 32 Jahre

Lampentausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 35 Jahre

Reinvest

Quelle: Thomas Erfert SRM

10 Anfahrten

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LED – Leuchte unabgestimmte Komponenten

17

X

Invest

X + 4 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 8 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 10 Jahre

Treibertausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 15 Jahre

Tausch LED Modul

BGV A3 Prüfung

Reinigung

„ Billig „LED Leuchte

X + 20 Jahre

Treibertausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 14 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 28 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 24 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 19 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 34 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 35 Jahre

Reinvest

X + 30 Jahre

Tausch LED Modul

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 30 Jahre

Treibertausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

Quelle: Thomas Erfert SRM

13 Anfahrten

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Ein Lebenszyklus mit qualitativ hochwertiger LED -

Leuchte

LED Leuchte

X + 20 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 24 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X Invest

X + 4 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 8 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 12 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 28 Jahre

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 35 Jahre

Reinvest

BGV A3 Prüfung

X + 16 Jahre

Treibertausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 16 Jahre

Tausch LED Modul

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 32 Jahre

Tausch LED Modul

BGV A3 Prüfung

Reinigung

X + 32 Jahre

Treibertausch

BGV A3 Prüfung

Reinigung

10 Anfahrten

Quelle: Thomas Erfert SRM

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Beispiel: Wirtschaftliche Betrachtung

100 Leuchten sollen umgebaut werden

Beleuchtungsniveau gleichwertig / besser

Betrachtungsdauer 15 Jahre

(Plug-In, Systemumbau, LED – Retrofit)

Berechnungen:

1: Energiekosten + Invest

2: Steigende Energiekosten/ Invest / feste

Wartungskosten

3: Umfassende Betrachtung aller Kosten

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Beispiel: Wirtschaftliche Betrachtung

Grunddaten

Laufzeit 15 Jahre

Aktueller Strompreis 0,16 €/kWh

Strompreissteigerung 4 Prozent

Anlagendaten

Plug-In HIE 35 W LED Retrofit 36 W

Technologie Natriumdampf Metallhalogendampf LED

Leistung in Watt 80 43 36

Anzahl Lichtpunkte 100 100 100

Lampen pro Lichtpunkt 1 1 1

Durchschnittliche Betriebsstunden pro Nacht 11 11 11

Stunden mit reduzierter Leistung 0 0 0

Reduzierung auf x% Leistungsaufnahme 0 0

Anschaffungskosten Kosten pro Lichtpunkt 10 € 70 € 120 €

Installationskosten pro Lichtpunkt 30 € 50 € 30 €

Kosten pro Wartung pro Lichtpunkt 30 € 40 € 20 €

Wartungsintervall in Jahren 3 4 4

LZKl_Aussenbeleuchtung.xlsx Quelle: Dena Straßenlotse

1.Energieberechnung mit Excel.

2. Steigende Energiekosten/ Invest / feste Wartungskosten

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Beispiel: Wirtschaftliche Betrachtung OSRAM

Basisdaten Finanzkalkulation

Land Deutschland

Mehrwertsteuer no/nein Inkl. Steigerungsrate Energie und Arbeitskosten yes/ja TCO Preisauswahl Lampen und OSRAM EVG 1

Strompreis je kWh (net/netto) 0,1600 €

Strompreiserhöhung pro Jahr 4,00%

Steigerungsrate Arbeitskosten 3,00%

Mehrwertsteuer % 0,00%

Berechnungsart Budget

incl. Förderprogram yes/ja

Kreditzinssatz dynamische Amortisation 7,50%

Kreditlaufzeit 10

Systemvergleich

System 1 System 2 System 3

Technologie Austausch Austausch Austausch

Leuchten / km 100 100 100

Leuchtenauswahl HQL /HPL 80 … 400W HQL /HPL 80 … 400W HQL /HPL 80 … 400W

Lampe / Leuchte Plug-In HIE 35W LED Retrofit 36 W

Betrieb Volllast Volllast Volllast

Wartungszyklus Lampen oder Module

3 Years / Jahre 4 Years/Jahre 13 Years/Jahre

Reinigung / Sicherheitsüberprüfung Leuchten

3 Years / Jahre 4 Years/Jahre 4 Years/Jahre

€-

€20.000,00

€40.000,00

€60.000,00

€80.000,00

€100.000,00

€120.000,00

€140.000,00

€160.000,00

1 2 3 4

Wartung und Instandsetzung

Kosten Energie

Invest

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Wirtschaftliche Betrachtung (15 Jahre)

€0

€30.000

€60.000

€90.000

€120.000

€150.000

0 3 6 9 12 15

2. Steigende Energiekosten/ Invest / feste Wartungskosten

Plug-In HIE 35 W LED Retrofit 36 W

0 €

30.000 €

60.000 €

90.000 €

120.000 €

150.000 €

0 3 6 9 12 15

3. Umfassende Betrachtung aller Kosten

Plug-In HIE 35 W LED Retro 36 W

0 €

30.000 €

60.000 €

90.000 €

120.000 €

150.000 €

0 3 6 9 12 15

1:Energie + Invest

Plug-In HIE 35 W LED Retrofit 36 W

Der Vergleich der einzelnen

Diagramme veranschaulicht deutlich

wie Systeme die eigentlich

„wirtschaftlich“ Arbeiten sollten

aufgrund der Wartung- und

Instandhaltungskosten an

Kosteneffizienz verlieren.

Vortrag OSRAM Markus Demmert| MD

30.09.2015

23

Resümee:

Traditionelle Leuchtmittel im Zeitalter der LED,

sind in vielen Vergleichen noch eine sehr wirtschaftliche Alternative

werden noch über Jahre benötigt und zur Verfügung stehen

LED ist die Zukunft in der Außenbeleuchtung, weswegen

ein hoher Qualitätsstandard von LED – Leuchten auch einen höheren Preis

rechtfertigt

LED- Retrofitlösungen auf die Leuchte abgestimmt werden sollten

Vortrag OSRAM Markus Demmert| MD

30.09.2015

24

Ansprechpartner

Technischer Support:

Markus Demmert

Außenbeleuchtung Expert

OSRAM GmbH

CLB HPD&ECG D-HPD EM

Nonnendammallee 44

13629 Berlin, Deutschland

Tel. +49 30 3386-2486

Mobile +49 160 7461971

Fax +49 30 3386-2792

mailto:m.demmert@osram.de

OSRAM Sales:

Michael Stats

Handelsfachwirt IHK

Vertical Application Manager DACH

Transportation & Outdoor

OSRAM GmbH

CLB GI-TRA DACH VAM

Parkring 33

85748 Garching

Mobile + 49 151 58 250 520

Fax + 49 341 42 527 68

email m.stats@osram.de

Bei weiteren Fragen und Anregungen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung