Elektro/Licht/Sicherheit | Fachartikel | 02.05.2014

Erneuerung einer Beleuchtungsanlage

LED-Systeme in Industrie- und Agrarbetrieben

Das international vernetzte Energieunternehmen EcotecWorld plant und entwickelt individuelle LED-Lösungen und Beleuchtungssysteme in industriellen Dimensionen. Die Kombination aus hocheffizienten Leuchten und intelligenter Steuerung schafft glänzende Energie- und Betriebsbilanzen. Möglich wird dies durch eine präzise Licht-Planung und -Simulation.

  • Panoramaaufnahme des Logistiklagers der Emsland Stärke Logistics GmbH & Co. KG im Hauptwerk Emlichheim: Die alte Beleuchtungsanlage wurde durch ein neues LED-System ersetzt, dessen Leuchten von Ecotecworld in Kooperation mit Honeywell und der Reiss Lighting GmbH entwickelt wurden. Foto: Ecotecworld-Enviromental Products GmbH

  • Die neuen Leuchten wurden an das vorhandene Lichtband montiert. Bestückt sind sie mit Honeywell-LED-Tubes (5000 K). Gesteuert wird das Bus-System über frei programmierbare HF-Präsenzmelder mit mindestens einem Gerät pro Feld. Die Vernetzung der Melder untereinander erlaubt eine hochflexible Steuerung. Die Zyklen reichen von 1 s bis zu 96 h. Foto: Ecotecworld-Enviromental Products GmbH

  • Planungsgrundlage war eine flächenmäßige Beleuchtung mit 100 Lux. Simuliert und berechnet werden konnte die Anlage in „DIALux“ auf Basis der Labortests der neuen Leuchte. Über die bidirektionale Schnittstelle konnten diese schließlich nach der Lichtberechnung wieder an DDS-CAD zurückgegeben werden. Zu erkennen sind die Melder in zwei aneinander grenzenden Feldern. Foto: Ecotecworld-Enviromental Products GmbH

  • Schaltplan des Anschlusskastens zur Feldversorgung Bild: Ecotecworld-Enviromental Products GmbH

  • Installationsplan mit Busleitungen in DDS-CAD Bild: Ecotecworld-Enviromental Products GmbH

  • 3D-Darstellung der Beleuchtungsplanung und Kabelbahnen in DDS-CAD Bild: Ecotecworld-Enviromental Products GmbH

Lichtausbeute, Lebensdauer und Energieeffizienz von LED-Leuchten stellen alle anderen gebräuchlichen Leuchtmittel in den Schatten. Die Energieeinsparungen können bis zu 80 % betragen. Zudem sind die Kosten für Wartung und Austausch deutlich geringer. Auch punkten die quecksilberfreien LED-Röhren in Sachen Umweltbelastung gegenüber Neon-Röhren und Energiesparlampen. Beachtliche Vorteile – im privaten und öffentlichen Bereich setzen sie sich trotzdem nur langsam durch. Eine Diskrepanz, die bereits die Politik zum Handeln veranlasst hat: Um die breite Markteinführung der LED in Deutschland zu unterstützen, hat das Bundesminis­terium für Bildung und Forschung (BMBF) beispielsweise die LED-Leitmarktinitiative ins Leben gerufen.
Die Industrie hat den Nutzen für sich längst erkannt. Kein Wun­der, macht sich hier doch das enorme Einsparpotential von LEDs besonders deutlich bemerkbar. In der Automobilindustrie sowie in der Herstellung von Mobiltelefonen, Laptops und Kameras haben die Dioden für eine kleine Revolution gesorgt. Die Verheißungen für den gesamten Energie- und Umweltschutzsektor sind hoch, denn nahezu 20 % des Stromverbrauchs weltweit werden durch Beleuchtung verursacht.
Auch wenn die Technik schon sehr ausgereift ist, gibt es noch nicht für jeden Anwendungsfall die richtige LED-Lösung. In Produk­tions­stätten sind die Anforderungen hoch und variieren je nach Industriezweig stark. Man denke hierbei etwa an Hygienevor­schriften in Lebensmittel- oder Tierbetrieben. Hier ist oft noch einiges an Ent­wicklungs­arbeit zu leisten.
Genau an dieser Stelle setzt das Energieunternehmen Ecotec­World aus dem niedersächsischen Uelsen an, das sich auf die Entwicklung umweltfreundlicher Lösungen zur Energiegewinnung und -einsparung spezialisiert hat. In den europäischen und asiatischen Niederlassungen wird an der Herausforderung gearbeitet, wie sich Umwelt und wirtschaftliche Interessen miteinander verbinden lassen. Neben Solar- und Windkraft bildet die LED-Technik den dritten Kompetenzbereich.
EcotecLED steht für eine exklusive Vertriebskooperation mit dem US-Konzern Honeywell, die die alleinigen Vertriebsrechte der LED-Produkte im deutschsprachigen europäischem Raum sowie den Beneluxländern sichert. Produktschwerpunkt sind hocheffiziente LED-Röhren speziell für Parkhäuser, Material-, Logistik- und Pro­duk­tionshallen sowie Retailbereiche und Büros. „Gerade bei der energiehungrigen Beleuchtung kann durch eine Sanierung viel erreicht werden. Global betrachtet könnte der weltweite Energie­verbrauch für Beleuchtung um 40 % reduziert werden – allein durch den Einsatz von LED. Auf betrieblicher Ebene erkennt man die Ein­spa­rungen deutlich in der Bilanz. Neue Systeme amortisieren sich innerhalb weniger Jahre“, erläutert Geschäftsführer Holger Stegink das Verhältnis von Ökonomie und Ökologie.

 

Beleuchtungslösung nach Bedarf

Doch es geht nicht nur um Verkauf bestehender Produkte, Beleuchtungslösungen werden nach Bedarf auch komplett neu entwickelt. So geschehen für die Emsland Stärke Logistics GmbH & Co. KG im Logistiklager des Hauptwerks Emlichheim. 2009 bestand hier dringender Handlungsbedarf: Nur noch 35 % der Beleuchtungsanlage war intakt, ein Großteil abgängig und der Wechsel von Röhren ausgesprochen teuer. Die Emlichheimer strebten eine komplette Erneuerung an und traten mit EcotecWorld in Kontakt.

„Hier liefen dann alle Fäden zusammen“, beschreibt Achim Kip, technischer Leiter für LED, die Konstellation bei EcotecWorld, „Honeywell und auch Ecotecworld investieren bereits seit Jahren in die Erforschung und Entwicklung sowie Produktion von modernster LED-Beleuchtung“. Gemeinsam entwickelten beide Unternehmen dann eine neue LED-Röhre – bestehend aus einem Driver, dem Leuchtmittel sowie neuen Fassungen –, die statt der üblichen 58 W nur noch 23 W verbraucht.
Am Ende der Entwicklungsphase stand ein gänzlich neues, auf Herz und Nieren geprüftes Produkt, das alle Sicherheitskriterien der Lebensmittelbranche erfüllt. Getestet wurden die Leuchten in den Laboren von DIAL und Zumtobel. Die neue LED-Röhre zählt zu den wenigen Produkten, die neben dem standa­rdmäßigen CE-Zertifikat eine deutsche VDE-Zulassung vor­zu­weisen haben.
Nachdem ein Prototyp stand, war es möglich, Leuchtmittelher­steller anzusprechen und zu eruieren, wie sich die neuen LED-Komponenten in bestehende T8-Leuchten integrieren lassen. Aus Kostengründen sollte das vor­handene Lichtbandsystem zur Ver­sorgung weiter verwendet wer­den. Mit der Reiss Lighting GmbH aus Friedrichshafen wurde dafür der richtige Partner ge­funden.
Bestückt sind die IP67-Leuchten von Reiss Lighting mit VDE-geprüften Honeywell-LED-Tubes mit einer Lichtfarbe von 5000 K und einem Farbwiedergabe­wert von 70 Ra. Die Röhren sind besonders resistent, gegen Fremdkörper geschützt und sehr wartungsfreundlich. Im Logistiklager des Lebensmittelunternehmens gewährleisten sie die nötige Hy­gie­ne und ermöglichen eine opti­male Orientierung.
Mit dieser Lösung konnte Achim Kip schließlich ein intelli­gen­tes Beleuchtungskonzept mit umweltfreundlicher und energie­sparender LED-Beleuchtung nebst Licht-Kontroll-System ent­wick­eln. Planungsobjekt war ein Gebäude von 2,97 ha, aufgeteilt drei Hallen, die wiederum in 24 Felder unterteilt sind. Das alte Lichtbandsystem war hallenwei­se geschaltet. Das bedeutet: Bei einer Nutzung waren pro Halle ständig 480 Leuchten in Betrieb. Eine be­sonders uneffiziente Lösung, zu­mal in einem Lager immer nur gezielt bestimmte Punkte an­ge­steuert werden.

 

Das mitfahrende Licht

„Schlüsselidee war daher das mitfahrende Licht“, veranschaulicht Achim Kip die neue Lösung für eine Lichtsteuerung über Prä­senz­melder mit mindestens einem Ge­rät pro Feld. Gesteuert wird das Sys­tem aus LED-Leuchten und Prä­senz­meldern hallenweise über eine Bus-Spannungsversorgung von Honeywell, die PLS PEHA-Lichtsteuerung „MLS Digital“. Die Melder sind über eine spezielle zweiadrige Twisted-Pair-Verkabelung untereinander vernetzt und frei programmierbar. So ist es grundsätzlich möglich, verschiedene und mehrere Felder über einen Melder zu schalten. Befährt oder betritt jemand die Halle, lässt sich die Beleuchtung in einem hochflexiblen Zyklus schalten.

Diese effiziente Steuerung wurde maßgeblich durch den Einsatz der Planungs- und Berechnungsinstrumente DDS-CAD und „DIALux“ unterstützt. Achim Kip, Ingenieur für Versorgungstechnik, profitiert von seiner langjährigen parallelen Tätigkeit als CAD-Planer für die Arens KG. Hier sind seit 2002 die DDS-CAD-Lösungen Elektro und SHKL in aktiver Anwendung. Er arbeitet schon seit Jahren gewerkeübegreifend und weiß genau, worauf es für den Elektroinstallateur ankommt.
In der eigenständigen BIM-Lösung von Data Design System konnte Achim Kip die Hallenanlage als 3D-Gebäudemodell erfassen und damit eine zuverlässige Planungsgrundlage schaffen. Über die bidirektionale DDS-CAD-Schnittstelle zu „DIALux“ wurde dann die gesamte Raumgeometrie zur weiteren Lichtplanung und -berechnung übergeben. Dank der präzisen technischen Daten aus den Labortests standen direkt die notwendigen Informationen zur Ver­fügung.
Nach der abgeschlossenen Lichtplanung lassen sich die Daten vollständig an DDS-CAD zurück übertragen und darstellen, darunter auch die Isometrielinien. „Die Schnittstelle zu DIALux funktioniert wirklich reibungslos“, stellt Achim Kip im Rückblick fest. Auch die weitergehende Elektroinstallation mit Verlegenetzkonstruktion und Kabelberechnung erfolgte in DDS-CAD. Bei der Planung der Bus-Leitungen und der Vernetzung der Bus-Melder untereinander war die Längenkontrolle besonders von Nutzen, da zur Begrenzung des Spannungsfalls eine maximale Länge von 1500 m nicht überschritten werden durfte. Die Spannungsfall-Funktion in DDS-CAD ist in der Lage, verzweigte Strukturen mit abgestuften Kabeldimensionen dynamisch zu überwachen. Bei jeder Änderung bzw. Ergänzung eines Stromkreises, ermittelt die Software automatisch den jeweils ungünstigsten Leitungsabschnitt.

Eine Erfolgsgeschichte

Um einen Eindruck vom LED-Licht zu erhalten wurde im Oktober 2010 ein provisorisches Testfeld mit Lichtsteuerung installiert. 18 Honey­well-Schuch-LED-Leuchten mit 23 Wh, geschaltet über zwei HF-Präsenzmelder, wurden an dem vorhandenen Lichtbandsystem ver­baut. Nach erfolgreichem Test wurde 2013 schließlich die gesamte Beleuchtungsanlage saniert.

1680 LED-Röhren sind in den Hallen verbaut; die Energieersparnis im Jahr liegt bei knapp 500 000 kWh. Bei den Energiekosten be­deutet dies für die Emsland Stärke Logistics GmbH eine Ersparnis von 44 000 €/a. Die flexiblen Steuerungsmöglichkeiten erlauben, die Anlage genau nach den Vorgaben der Hallen-Mitarbeiter zu justieren. In den hochfrequentierten Bereichen, in denen z. B. LKW be- und entladen werden, wurde diese auf 20 min gesetzt, in den weniger genutzten Feldern liegt der Zyklus etwa bei 1 min.

Autor:

Rebekka Bude

Data Design System GmbH,
59387 Ascheberg

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    Zu den typischen Einsatzbereichen moderner EC-Ventilatoren zählten bisher vor allem Daueranwendungen, z. B. in der Luft- und Klimatechnik. Anwender profitieren hier von hohen Wirkungsgraden, sparsamem Energieverbrauch sowie von der geringen Geräuschentwicklung. Es gibt etliche Anwendungen, bei denen jedoch ein schneller Hochlauf der eingesetzten Ventilatoren gewünscht wird. Üblicherweise arbeiteten hier bisher AC-Ventilatoren, die allerdings oft nicht mehr den seit 2015 gültigen Anforderungen der ErP-Richtlinie (Ökodesign-Richtlinie) entsprechen. Für solche oder ähnliche Anwendungen gibt es eine ErP-konforme Alternative: Energieeffiziente EC-Trommelläufer-Ventilatoren.

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