LED-Straßenlaternen-Kostenmessung: Ist die Zeit für einen Vollausbruch gekommen?
Für die kommunale Beleuchtung versprechen LEDs, die Wartungs- und Energiekosten zu senken und alle anderen Optionen zu überdauern. Auch wenn sich die größten Befürchtungen der LED-Straßenbeleuchtung bestätigt haben, ist die Wirtschaftlichkeit der LED-Straßenbeleuchtung attraktiv und überwiegt die gesundheitlichen Bedenken.
Die Kommunalbeleuchtung ist ein riesiger Markt für LEDs. Die meisten US-Städte haben zumindest einige LED-Straßenlaternen installiert, und einige Städte haben LEDs vollständig ersetzt. Es gibt eine Reihe von Gründen, LED für die Straßenbeleuchtung zu wählen, aber ihre Attraktivität ließ 2016 nach, als die American Medical Association (AMA) warnte, dass einige LED-Straßenlaternen das nächtliche Autofahren und die menschliche Gesundheit beeinträchtigen könnten. Seitdem streiten Lichtexperten und Städte gleichermaßen über die Warnung.
Die AMA warnt davor, dass LED-Beleuchtung mit hoher- Intensität schlecht für Nachtfahrten ist, da der blaue Teil des weißen Lichtspektrums der LED zu intensiv ist. Es erzeugt Blendung und beeinträchtigt das Fahren. Darüber hinaus sagt die AMA, dass Licht bei diesen Frequenzen Melatonin im Körper unterdrückt, was zu Problemen wie Schlaflosigkeit, verminderter Tagesproduktivität und sogar Fettleibigkeit führt.
Die AMA empfiehlt, die Leistung im blauen Teil des Spektrums zu minimieren und die Blendabschirmung zu erhöhen. Die Gütezahl für die Farberscheinung einer Lichtquelle ist die ähnlichste Farbtemperatur (CCT), ausgedrückt in Grad Kelvin (K). Die meisten installierten LED-Straßenlaternen sind zwischen 3,000K und 4,000K CCT bewertet. Aufgrund der Auswirkungen von blauem Licht empfiehlt die AMA, dass an Straßen- montierte Leuchten nicht höher als 3,000 K sein sollten.
Das Municipal Street Lighting Solid State Lighting Consortium (MSSLC) innerhalb des US-Energieministeriums (DOE) war eine wichtige Quelle für Antworten auf Fragen, die von der AMA gestellt wurden. MSSLC ist der Ansicht, dass CCT nicht die einzige Überlegung bei der Messung der Melatoninabgabe von LED-Beleuchtung ist.
Wenn wir über LED-Straßenlaternen sprechen, sehen wir oft das neue Wort Melatonin. Melanosin ist ein Photopigment in der Netzhaut, das in direktem Zusammenhang mit circadianen Rhythmen steht. Melatonin beschreibt, wie bestimmte Arten von Licht den menschlichen Schlafzyklus beeinflussen, indem sie Melanopsin aktivieren. LED-Straßenbeleuchtung ist genau das Richtige.
Der MSSLC sagte, dass die Bewertung des Melatonin-Ausstoßes von LED-Straßenlaternen viele Faktoren über die CCT hinaus berücksichtigt, darunter Lichtleistung, Leuchtentyp/-verteilung und Beleuchtungsdesign. Lichtingenieure können diese Faktoren ausgleichen und LEDs mit höheren CCT-Werten entwerfen, aber die Melatoninabgabe auf den von der AMA empfohlenen Bereich senken.
Die Stadt Portland, Oregon, begann vor der Warnung der AMA mit dem Austausch von Natriumstraßenlaternen und hat seitdem damit begonnen. Die Stadt hat ungefähr 45.000 Straßenlaternen, von denen fast alle jetzt LEDs sind, die meisten davon 4.000K. Dekorative Lichter (z. B. in Stadtparks) sind alle 3,000K. Auf der Website der Stadtverwaltung von Portland wird die AMA-Warnung in den häufig gestellten Fragen des Verkehrsministeriums von Portland (PBOT) zu neuen Beleuchtungen ausführlich erörtert, einschließlich Links zu zahlreichen zusätzlichen Informationen. Viele Portlander neigen dazu, eine absolutistische Haltung gegenüber Gesundheitswarnungen einzunehmen.
Viele Städte fangen an, die üblichen gelb-orangefarbenen Natrium-Straßenlaternen durch LED-Beleuchtung zu ersetzen. Die neuen LED-Lampen sind effizienter und die Lebenszykluskosten wurden reduziert. Hier abgebildet ist die Route 26 (Powell Avenue) in Portland, die in fast allen ihrer 45 000 Straßenlaternen LEDs installiert hat. (Quelle: EDN)
Andere Städte, die die meisten ihrer Natriumlampen durch LEDs ersetzt haben, sind Boston, Los Angeles und Seattle. In anderen US-Städten besteht jedoch die überwiegende Mehrheit der Straßenlaternen immer noch aus Hochdrucknatrium (HPS). Natriumlampen sind an ihrem charakteristischen orange-gelben Licht zu erkennen. Solche Lampen sind in der Straßenbeleuchtung beliebt, weil sie effizienter sind als Glüh- und Leuchtstofflampen.
Der Nachteil, fand die Stadt Portland, war, dass HSP-Straßenlaternen zu viel Licht auf den unteren Bereich der Masten konzentrierten und nicht genug, um den Raum zwischen den Masten zu beleuchten. Natriumlampen sind auch monochromatisch, und Farbverzerrungen sollen es einigen Menschen schwer machen, damit umzugehen. Außerdem sind Natriumlampen aufgrund ihres Quecksilbergehalts schwieriger zu entsorgen.
Für die kommunale Beleuchtung versprechen LEDs, die Wartungs- und Energiekosten zu senken und alle anderen Optionen zu überdauern. PBOT sagt, dass sie die alten Natriumlampen alle 5 Jahre ersetzen müssen, während die neuen LEDs voraussichtlich 24 Jahre halten werden.
Der Preis für LED-Leuchten ist stetig gesunken und wird voraussichtlich weiter sinken. PBOT sagte, die Kosten für eine bestimmte Marke und ein bestimmtes Modell von LED-Leuchten, die sie installierten (Leotek ECobra), die im Jahr 2000 500 US-Dollar pro Einheit kosteten, seien 2018 auf 124 US-Dollar gesunken.
HPS-Leuchten sind mit 110 $ pro Stück immer noch billiger. Wenn eine Stadt also 50.000 Straßenlaternen durch LEDs ersetzen würde, würde dies zusätzliche 700 $ kosten,000. Die Kommunen haben sich also um Fördergelder bemüht, was selbst für eine Großstadt nicht wenig ist.
Obwohl die Anschaffungskosten für HPS niedriger sind, ist es auf lange Sicht viel wirtschaftlicher, eine längere LED-Lebensdauer zu haben. Städte mit HPS verbringen zwei zusätzliche Austauschrunden, bevor Städte mit LED-Straßenlaternen eine Runde Straßenlaternen ersetzen müssen. Darüber hinaus, wie PBOT berichtet, "da LEDs länger halten und einfacher zu warten sind, erwartet die Stadt eine Reduzierung der Wartungskosten um 75 Prozent über die Lebensdauer einer LED."
Die neuen Straßenlampen verbrauchen 29 W pro Lampe, während die ersetzten Natriumlampen 118 W haben. Befürworter von LEDs behaupten auch, dass LED-Straßenlaternen weniger Licht reflektieren als Natriumlampen, wodurch die Lichtverschmutzung verringert wird.
Unter der Annahme, dass die technischen Behauptungen über LEDs korrekt sind, sind LEDs zu einer besseren wirtschaftlichen Option für die kommunale Straßenbeleuchtung geworden, selbst bei etwas höheren Vorabkosten. Auch wenn die größten Bedenken der AMA bezüglich der LED-Straßenbeleuchtung bestätigt wurden, ist die Wirtschaftlichkeit der LED-Straßenbeleuchtung attraktiv und überwiegt die gesundheitlichen Bedenken. Es scheint unvermeidlich, dass das gelb-orange Licht, das das urbane Leben begleitet, irgendwann zur Erinnerung wird.
MSSLC ist eine Hauptquelle für kommunale Ingenieure, die nach weiteren Informationen suchen, einschließlich technischer Daten für viele Beleuchtungstypen. Das US-Energieministerium hat das MSSLC im Jahr 2014 gegründet, um Städten dabei zu helfen, LED-Straßenleuchten in Erwägung zu ziehen. Das MSSLC, das im Büro für Energieeffizienz und erneuerbare Energien des US-Energieministeriums tätig ist, „repräsentiert eine koordinierte Anstrengung zwischen interessierten Städten, Energieversorgern, Regierungsbehörden und anderen Organisationen, um Doppelarbeit und die damit verbundenen Risiken zu minimieren, die auf mehrere Standorte ausgedehnt werden“. Es ist im Wesentlichen eine Benutzerorganisation, die von Ressourcen des US-Energieministeriums unterstützt wird.
Diese "Ressourcen" beziehen sich hauptsächlich auf Wissensbasen. Nach Bundesstandards beträgt das Budget der Koalition nur wenige Millionen Dollar. Das Bereitstellen von Informationen über verfügbare Technologie und gelegentlich bescheidene Zuschüsse reichen jedoch aus, um einige Städte auf den Weg zu bringen. Städte, die die Installation von LED-Beleuchtung in Betracht ziehen, müssen nicht bei Null anfangen und können von den Erfahrungen anderer Städte profitieren, die die Technologie bereits eingeführt haben.
