Energie sparen: Durch vernetzte Beleuchtung und integrierte HAVC

Es gibt noch immer ungenutztes Potenzial für Energieeinsparungen durch vernetzte Lichtsteuerungen (NLC) – das zeigt eine Studie des DesignLights Consortium (DLC). Basierend darauf empfiehlt das Konsortium, die Anreizmodelle für Energieeffizienz zu überarbeiten, um die Vorteile der gesteuerten Beleuchtung voll auszuschöpfen.

DLC definiert vernetzte Lichtsteuerungen dabei als das Ensemble von Sensoren, Netzwerkschnittstellen und Steuerungen, die Beleuchtungsänderungen vornehmen, aber nicht die Leuchten selbst einschließen. Bei NLC kann es sich um drahtlose Systeme handeln, die in Geräte eingebettete Funkgeräte besitzen, die miteinander kommunizieren. Alternativ sind die Steuerungskomponenten des Netzwerks per Kabel verbunden.

Der DLC weist außerdem auf folgendem Umstand hin: Schon frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Installation von NLCs in Verbindung mit LED-Beleuchtungskonzepten die potenziellen Beleuchtungseinsparungen um durchschnittlich 50 % verbessern kann und zudem eine Reihe von nicht energiebezogenen Vorteilen bietet. Dennoch sind NLCs bisher in weniger als 1 % der kommerziellen Beleuchtungssysteme in den Vereinigten Staaten installiert.

„LED-Systeme der ersten Generation erreichen das Ende ihrer Nutzungsdauer. In Büros, Industriegebäuden und anderen kommerziellen Einrichtungen im ganzen Land ist der Ersatz durch LED-Systeme der zweiten Generation geplant. Im Hinblick darauf ist es wichtig, das Energiesparpotenzial von NLCs in einer Welt zu verstehen, in der die Dekarbonisierung eine übergeordnete Rolle spielt“, sagt Christina Halfpenny, Geschäftsführerin und CEO des DLC.

Die DLC-Studie zeigt das technische und wirtschaftliche Potenzial von NLC-Systemen für die Beleuchtung von Gewerbe- und Industriegebäuden bis 2030 auf. Zudem erläutern die Autoren im zugehörigen Bericht, wie öffentliche Dienste und Programme die vernetzte Beleuchtung fördern sollten.

Am Beispiel der Vereinigten Staaten zeigt der Bericht, dass dort bis 2030 schätzungsweise 88 % aller in gewerblichen Gebäuden installierten Beleuchtungssysteme auf LEDs entfallen werden – 2017 lag der Anteil noch bei rund 26 %. Trotz der immens erhöhten Anzahl von LED-Systemen sagt die Studie voraus, dass nur 14 % davon vernetzt und gesteuert sein werden. Dabei handelt es sich womöglich noch um eine optimistische Prognose. Frühere DLC-Untersuchungen konnten dagegen zeigen, dass sich die Energieeinsparungen durch NLC bis 2035 auf insgesamt 34 Terawattstunden (TWh) belaufen dürften. Eine aggressive Förderung dieser Art von Systemen könnte diese Zahl verdoppeln.

Hindernisse für eine breitere Akzeptanz

Die Gründe für die Verzögerung bei der Einführung von NLCs sind vielfältig, so der DLC-Bericht. Ein besonders hindernder Grund ist die Besorgnis über die Anfangskosten der Installation und die Rentabilität der Investition. Dabei gilt es, zu bedenken: Es sind zwar einige Bewertungen des durch NLCs eingesparten Energieverbrauchs zutreffend. Doch werden bei den Einschätzungen fast keine der möglichen energetischen Einsparungen berücksichtigt, die durch die Integration der Beleuchtung mit anderen Gebäudesystemen erzielt werden – wie Heizung, Lüftung und Klimaanlage (HVAC). Das erschwert es, die wahren wirtschaftlichen Vorteile und die Energieeffizienz von NLCs zu erfassen.

So könnte beispielsweise ein Großteil der Energieeinsparungen durch den Einsatz von Anwesenheitssensoren in Beleuchtungssystemen erzielt werden, um den Energieverbrauch von HLK-Anlagen in unbesetzten Räumen zu senken.

Es liegt eine Untersuchung von Einrichtungen in den US-Bundesstaaten Arizona und Connecticut vor: Hier wurde die Integration von NLCs in HLK-Systeme bewertet. Die Schlussfolgerungen waren laut DLC besonders überzeugend. So ergab die Untersuchung, dass die mit HLK-Systemen verbundenen Einsparungen die potenziellen Energieeinsparungen durch Beleuchtung rechtfertigen. Das betrifft insbesondere große Büro- und Einzelhandelseinrichtungen, das Gesundheitswesen und andere Gebäude, die große Energieverbraucher sind. Es zeigte sich aber auch: Ohne die Einsparungen durch HLK-Systeme wären die Einsparungen durch die Beleuchtung allein finanziell nicht gerechtfertigt.

Das mit den NLCs verbundene Potenzial der Energieeffizienz ist beträchtlich. Im optimistischsten Szenario ermittelte die Studie eine Verringerung des Stromverbrauchs in gewerblichen Gebäuden im Jahr 2030 um fast 10 % in Connecticut und um 5 % in Arizona. Darüber hinaus ergab die Studie, dass NLCs die Nachfrage nach Energie im Jahr 2030 in Connecticut um 1,8 % und in Arizona um 0,7 % senken könnten. Die Integration in HLK-Systeme könnte den Erdgasverbrauch im Jahr 2030 in Connecticut und Arizona um 1,3 % bzw. 0,5 % reduzieren.

Es ist ein Paradigmenwechsel nötig, sodass Ergebnisse schon im ersten Jahr und kurzfristige Ziele gefördert werden. Um die Einführung integrierter NLC-Systeme voranzutreiben, sind zudem maßgeschneiderte Anreizprogramme, technische Hilfsdienste und eine umfangreiche Kundenschulung erforderlich.