© licht.de

Ins rechte Licht gerückt: Smart-Light-Projekte in Berlin

Wie kann intelligente Beleuchtung in der Stadt von morgen funktionieren und uns Menschen helfen? Erleuchtende Antworten auf Fragen wie diese können Interessierte in Berlin nicht nur im weltweit einzigartigen „LED-Laufsteg” erleben. Intelligente Lichtsysteme und Stromnetze finden sich in der Hauptstadt buchstäblich auf der Straße …

Ob Straßenlaternen, beleuchtete Schaufenster oder Scheinwerfer der Autos – über Städten wie Berlin hängt bei Tag und Nacht eine gewaltige Lichtglocke. „In Berlin ist der nächtliche Himmel 300 Mal heller als auf einer Nordseeinsel – und Berlin ist eine vergleichsweise dunkle Stadt“, erklärt Dr.-Ing. Stephan Völker, Leiter des Fachgebiets Lichttechnik der Technischen Universität Berlin. In niederländischen Städten läge der Faktor bei etwa 10.000. Geht es nach Stephan Völker, soll es sich dabei um ein Auslaufmodell handeln: „Wir werden uns von der Lichtsoße, die unsere Städte 100 Jahre lang durchflutet hat, verabschieden müssen“, fordert der Experte, „in Zukunft werden nur noch die Flächen und Objekte beleuchtet, die Licht für das Erkennen oder für die Gestaltung benötigen.“

Die Technologie dafür scheint man bereits gefunden zu haben: Die Zukunft gehört klar der LED", ist Völker überzeugt. Immer mehr der etwa neun Millionen Straßenleuchten werden mit lichtemittierenden Dioden betrieben. Auch Berlin hat bereits rund 600 der 224.000 Straßenleuchten der Stadt umgestellt. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: LED-Beleuchtungen sind adaptiver, können sich in Lichtintensität und Strahlungswinkel wechselnden Gegebenheiten anpassen oder nur dann leuchten, wenn sich Menschen in der Nähe befinden. Größere Sicherheit auf den Straßen wäre die Folge, und auch der jeweils erhellte Bereich ließe sich besser “ansteuern“: „Als Autofahrer will ich Gegenstände auf der Straße erkennen“, so Völker, „auf dem Gehweg dagegen das Gesicht desjenigen, der mir entgegenkommt.“

„Licht ist wie die Luft zum Atmen“

„Licht und Beleuchtung ist für viele Menschen wie die Luft zum Atmen”, erklärt er, „wir merken erst, wenn die Luft knapp wird oder wenn sie ganz besonders schlecht ist, dass wir auf die Luft angewiesen sind. Genauso ist es auch beim Licht. Die Selbstverständlichkeit und Verfügbarkeit von natürlichem und künstlichem Licht führt dazu, dass Menschen vergessen haben, beziehungsweise nie wirklich gewusst haben, wie wichtig gutes Licht ist.“ Mehr noch, sie wüssten ja noch nicht einmal, was „gutes Licht“ eigentlich heiße. Für den Experten ist Letzteres hingegen klar: „Gutes Licht dient dem Sehen, dem Wohlfühlen und ist zentrale Grundvoraussetzung für menschliches Leben“, beschreibt er das Prinzip des sogenannten „Human Centric Lighting“ (HLC), das den Menschen in den Vordergrund stellt. Licht soll so gestaltet werden, dass es sich positiv aufs Wohlbefinden und die Leistungskraft auswirke. Dafür sei es „wichtig, dass dieses zur richtigen Zeit, in der rechten örtlichen und spektralen Verteilung und am benötigten Ort vorhanden ist.“ Durch fortschrittliches Lichtmanagement- und Steuerungstechnik ist all das heute bereits möglich. So können Bewegungs- und Lichtsensoren den Lichtverbrauch und die -helligkeit ebenso sparsam wie intelligent steuern. Werden Beleuchtungssysteme außerdem in ein Datennetz mit Powerline oder Funkkommunikation umgewandelt, kann man das Ganze via Fernsteuerung und -überwachung regulieren, heißt es auf licht.de.

Licht und seine „Schattenseiten“

Die Reduktion des eingesetzten Energiebedarfs sowie der Lichtemission sind nicht die einzigen Gründe, die für LED sprechen. Die nächtliche Lichtsuppe in Städten von heute hat erwiesenermaßen negative Einflüsse auf die Umwelt, insbesondere nachtaktive Insekten. Menschen sind insofern belastet, als das die Dauerbeleuchtung physiologisch als Tag wahrgenommen werden und damit zu Schlafstörungen führen kann. Durch die gleichbleibende Dämmerung können außerdem wichtige Details im Straßenverkehr übersehen werden. Es sind Schattenseiten wie diese, die z. B. auf dem LED-Laufsteg im wahrsten Sinn beleuchtet und anschließend mithilfe neuer Technologien reduziert werden sollen.

Experiment „Maßanzug“ für die Straßenbeleuchtung

Dass die LED-Technologie vielversprechend ist, darüber scheinen sich Experten, Hersteller und Verwaltung einig zu sein. Vieles spricht für ihre hohe Energieeffizienz: So werden derzeit laut „Internationale Energieagentur/United Nations Environment Programm” (IEA/UNEP, 2014) 15 Prozent des weltweiten Bedarfs an elektrischer Energie für Beleuchtung verwendet. In Deutschland entspricht das zirka 16 Prozent des Jahresstromverbrauchs. LED-Straßenleuchten brauchen deutlich weniger Ressourcen: „Ihr Strombedarf ist im Mittel nur halb so hoch wie der der alten Beleuchtung“, kalkuliert der Experte der TU Berlin, „auf Deutschland gerechnet, entspricht dieser Effekt einem Großkraftwerk.“

Noch einen Schritt weiter geht die Brancheninitiative licht.de: Wer herkömmliche Leuchten gegen LED-Leuchten austauscht und den Lichteinsatz effektiv steuert, kann viel zur Reduktion von Kohlendioxid beitragen und bis zu 80 Prozent Energie einsparen, heißt es in einer Pressemitteilung. Dadurch könnte die Technologie einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, weitgehende Treibhausgasneutralität bis zur Mitte des Jahrhunderts und damit die Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen.

Offen hingegen sind andere Punkte: Welche Einflüsse haben Masthöhe, -abstand, Bebauung auf die Effizienz und Lichtqualität? Welche Lichtverteilung und -farbe ist am angenehmsten und sichersten? Welche Rolle spielen Witterungsverhältnisse, Verkehrsdichte oder Blendquellen bei der Straßenbeleuchtung? Aber auch: Welche Einsparungen können erzielt werden?

In Berlin werden diese und zahlreiche andere Fragen zur Straßenbeleuchtung der Zukunft nicht ausschließlich auf dem Papier gelöst. „Der LED-Laufsteg soll helfen, das 'lichttechnische Grundwasser' für die Bedeutung von Licht zu heben“, bringt es Stephan Völker auf den Punkt. Interessierte aus Wissenschaft, öffentlicher Hand, aber auch Touristen oder Schüler können erstmalig auf einer 1.500 m langen Strecke unter Realbedingungen mit unterschiedlichen Lichtsituationen experimentieren. 78 Leuchten, 43 Standard- und Teleskopmasten sind rund um die Uhr auf dem Gelände des Deutschen Technikmuseums erlebbar. In fünf Bereichen werden Themen wie Energieeffizienz, Entblendung, Sichtbarkeit, adaptive Beleuchtung, Nutzflächenbeleuchtung, Lichtfarbe sowie Farbwiedergabe abgebildet. Zusätzlich zeigen Infotafeln, ein E-Terminal sowie QR-Codes an den Leuchtmasten etwa den aktuellen Energie- und CO2-Bedarf verschiedener Lösungen an. „Mit dem LED-Laufsteg möchten wir die deutsche Öffentlichkeit für die Themen Energieeffizienz und Verkehrssicherheit durch intelligente Beleuchtung von Straßen, Fuß- und Radwegen sensibilisieren“, beschreibt Ideengeber Stephan Völker das Spiel- und Experimentierfeld, das TU Berlin, die Stiftung Deutsches Technikmuseum und das Berliner Immobilienmanagement unter Schirmherrschaft der UNESCO geschaffen haben.

Mehr noch, Kommunen sollen durchs direkte Erleben Handlungsempfehlungen für die Umrüstung von Außenbeleuchtungsanlagen bekommen und so einen „Maßanzug“ für die Straßenbeleuchtung schaffen können. Diese Möglichkeit lockt nicht nur die Deutschen aufs Gelände des Deutschen Technikmuseums. „Wir hatten auch Gäste aus Indien, China und Südafrika“, freut sich Völker über das rege Interesse aus nah und fern, „zur Zeit ist Berlin immer noch ein Unikat. Aber es gibt ganz konkrete Planungen, den LED-Laufsteg zum Beispiel in Südafrika nachzubauen.“

Straßenlaternen der Zukunft

Das Potenzial der (Straßen)Beleuchtung ist jedoch noch lange nicht ausgeschöpft. „Kein anderes öffentliches Netz bietet sich so exzellent als digitales Backbone an, wie die Beleuchtung“, ist Stephan Völker von deren Möglichkeiten in einer digitalen Zukunft überzeugt, „sie steht überall wo Menschen leben, ist engmaschig aufgestellt, was für 5G die neue Mobilfunktechnologie und die Road-Side-Unites für das autonome Fahren von zentraler Bedeutung ist – und alle Masten sind energieversorgt. Zudem lassen sich einfach Sensoren für unter anderem Umwelt und Parkplätze integrieren.“ Aus Lichtmasten könnten so auch WLAN-Hotspots oder Luftqualitätsmessstationen werden. Was der Experte hier als Hypothese schildert, hat der Elektroingenieur Ramin Mokhtari mit Wissenschaftlern der Hochschule Aachen bereits in Ansätzen in der Praxis umgesetzt. Im Berliner Ortsteil Adlershof im Bezirk Treptow-Köpenick hat er mit seiner Firma „ICE Gateway“ die Straßenlaternen der Zukunft entwickelt. Die LED-Leuchte kann nicht nur zentral über Funk in einem cloudbasierten Lichtmanagement stromsparend gedimmt werden oder – wie im Adlershof – nach Verkehrsaufkommen geregelt werden. So sollen etwa Fußgänger automatisch mehr Licht bekommen, wenn sie an einer Laterne vorbeigehen. Mit der Beleuchtung ist es aber nicht getan: Über die smarten Straßenleuchten können die Menschen auch ins Internet gehen und so Informationen nutzen. Von Verkehrsinfos über Sonderangebote der Geschäfte in der Nähe bis zur Parkplatzsuche – die Ultraschall-Messgeräte in der Laterne können die gesamte Umgebung erfassen. Zusätzlich bietet Mokhtari laut Berliner Kurier Notknöpfe für Passanten an. In einer Gefahrensituation können sie per Knopfdruck die Helligkeit der Laterne verstärken und auch die Polizei alarmieren, wenn die Stadt das vorsieht.

Schlaues Eigenheim

Smarte und vernetzte Energiesysteme wie „ICE Gateway“ finden sich in Berlin aber nicht nur auf der Straße. Seit Herbst 2018 steuern 3.000 Haushalte im Krankenhausviertel in Berlin Pankow und den beiden UNESCO-Welterbesiedlungen „Wohnstadt Carl Legien“ sowie „Weiße Stadt“ ihre Heizungen über ein Tablet, das in einer Steckdose oder einem Lichtschalter in der Wohnung angebracht wird. Ein aufwendiger Umbau wird damit unnötig. „MiA – Meine intelligente Assistenz“ nennt sich das Smart Home System, mit dem sich individuell die Raumtemperatur in jedem einzelnen Zimmer einstellen lässt. Auch die Uhrzeit, zu der die gewünschte Temperatur erreicht werden soll, kann bestimmt werden. Die Heizungssteuerung, die zusätzlich von unterwegs per App durchführbar ist, soll erst der Anfang sein: MiA kann um weitere Anwendungen wachsen. So kann künftig etwa Licht per Knopfdruck ein- oder ausgeschaltet, aber auch gedimmt werden.

„Wir sind noch immer am Beginn einer 'neuen Zeit' für das Licht“, sieht Stephan Völker  grenzenlose Möglichkeiten für die Zukunft. Dank der „hohen Qualität und dem Design ihrer Produkte sowie die Anpassung an kundenspezifische Wünsche“ könnten es für die Berliner Beleuchtungs-Branche durchaus glanzvolle neue Zeiten werden.

Empfehlungen