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Fit durch Retrofit

Fit durch Retrofit

Meist machen sich neue Lampen innerhalb weniger Jahre bezahlt und erzielen Renditen, die Unternehmen im Kerngeschäft nicht erzielen. LED-Retrofit-Lampen sind preiswert, sparsam, ­vielfältig am Markt verfügbar und passen in vorhandene Lampenfassungen. Dennoch fristen moderne LED-Lösungen ein Schattendasein. Zu Unrecht, wie Wolfgang Buttner und Aribert Peters aufzeigen.

(17. Dezember 2015) Windkraft erzeugt in Deutschland viel Strom. Im Jahr 2014 war es ein Spitzenwert von 56 TWh. Doch selbst diese Strommenge reicht nicht aus, um alle Lampen in Deutschland mit Strom zu versorgen. Denn für Beleuchtung werden laut Umweltbundesamt jährlich rund 71 TWh Strom verbraucht, was etwa 15 Prozent des gesamten Stromverbrauchs entspricht.

554 LED-Lampe / Foto: LEDeXCHANGE GmbH

Etwa die Hälfte des Stroms für Beleuchtung könnte eingespart werden, wenn überall die modernsten und damit effizientesten Lampen verwendet würden. Das Einsparpotenzial kann mit 30 bis 40 TWh jährlich abgeschätzt werden – das ist die von PV-Anlagen erzeugte Strommenge. Der dafür heute hergestellte Strom bräuchte dann nicht mehr erzeugt zu werden oder könnte anderweitig verwendet werden. Das ist etwa so viel Strom, wie alle PV-Anlagen zusammen in Deutschland im Jahr 2014 erzeugten. Um nicht missverstanden zu werden: Keinesfalls wird moderne Leuchttechnik die Windkraft oder PV überflüssig machen. Das Zahlenbeispiel soll jedoch verdeutlichen, welche gewaltigen Strommengen durch Umrüstung der Leuchttechnik eingespart werden können. Das geradezu Wunderbare an dieser Einsparmöglichkeit sind die gewaltigen Renditen, die damit erzielt werden können, wenn man die Umrüstung richtig angeht. Wir konzentrieren uns in diesem Beitrag auf den Einsatz von Leuchtstoffröhren in Verwaltung und Gewerbe. Diese Lampen finden sich aber auch in Wohngebäuden, insbesondere in Hobby- und Kellerräumen. Tipps für den Privat­haushalt lesen Sie zudem auf Tipps von Warentestern und LED-Kauf – einfach und günstig.

Effizienz

Noch im Jahr 2007 hat der Bund der Energieverbraucher empfohlen, die klassischen T8-Leuchtstoffröhren durch die dünneren und sparsameren T5-Röhren zu ersetzen: aus 72 Watt wurden 36 Watt Leistung für eine 1,5-Meter-Lampe. Durch den Austausch konnte man eine Lichtausbeute von rund 90 Lumen pro Watt erreichen.

Handlungsbedarf prüfen

Gerade in Verwaltungen und öffentlichen Gebäuden wird der meiste Strom für Beleuchtung verbraucht. Durch Kennwerte kann einfach ­ermittelt werden, wie hoch der Stromverbrauch im Vergleich zu ähn­lichen Gebäuden ist. Bei zu hohen Werten sollte zunächst geprüft ­werden, welchen spezifischen Stromverbrauch die Beleuchtung hat.

Die modernsten heutigen LED-Röhren erreichen bereits 150 Lumen pro Watt. Und im Labor konnten schon 300 Lumen pro Watt erreicht werden. Die Entwicklung geht schnell voran und die Effizienz moderner Lampen steigt Jahr für Jahr deutlich an. Das ist ähnlich wie bei der Entwicklung von Computern. Eine heute gekaufte moderne Lampe ist absehbar schon in drei bis vier Jahren veraltet und reif für den Austausch. Ähnlich wie bei Computern gehen technische Weiterentwicklungen mit Preissenkungen Hand in Hand.

Aufbrauchen oder sofort ersetzen?

Wer vor wenigen Jahren die Beleuchtung saniert hat, muss sich heute überlegen, wann der richtige Zeitpunkt für eine neuerliche Sanierung gekommen ist. Dabei handelt es sich um eine einfache Rechenaufgabe. Das Wegwerfen vernichtet das in die Lampe investierte Geld zu dem verbleibenden Lebensdaueranteil. Wenn also eine Lampe mit 10.000 Stunden Lebensdauer nach 7.500 Stunden Betrieb entsorgt wird, wird ein Viertel des Kaufpreises vernichtet. Allerdings spart man für die Zeit des vorzeitigen Austauschs, also im Beispiel 2.500 Stunden, durch einen geringeren Stromverbrauch der neuen Lampe einen Geldbetrag, der oft sehr viel höher ist als der vorzeitig entwertete Kaufpreis der alten Lampe. Wegwerfen ist meist die deutlich günstigere Alternative. Nicht wegwerfen ist „Falschgeiz“.

Wirtschaftlichkeit des Lampentauschs

Die Wirtschaftlichkeit eines Lampentauschs hängt ab von der Stromersparnis durch den Tausch, der Brenndauer und dem Strompreis.

Für die Wirtschaftlichkeitsberechnung einer neuen Lampe sollte man nicht damit rechnen, dass die neue Lampe über ihre gesamte Lebensdauer von zehn oder zwanzig Jahren in Betrieb bleibt. Vielmehr ist damit zu rechnen, dass schon nach drei oder vier Jahren ein weiterer Ersatz ansteht und die heute angeschaffte Lampe ihr Geld verdient haben muss.

Ersetzt man eine 60-Watt-Glühbirne gegen eine 6-Watt-LED, dann spart man 54 Watt Leistung. Bei 1.000 Betriebsstunden im Jahr und einem Strompreis von 30 Cent je Kilowattstunde erzielt man jährlich eine Einsparung von 54 x 1000 x 0,30 /1000 = 16,20 Euro. Die Lampe macht sich schon im ersten Jahr bezahlt. Anders ausgedrückt: Die Einsparung ist schon im ersten Jahr etwa so hoch wie die Investition. Die Kapitalverzinsung beträgt mithin rund 100 Prozent.

Wie sieht die Wirtschaftlichkeit aus, wenn eine klassische T8-Leuchtstoffröhre (76 Watt = 58 Watt Lampenleistung + 8 bis 25 Watt für das Vorschaltgerät, auch als Drossel bekannt) gegen eine LED-Röhre (26 Watt = 25 Watt Lampe + 1 Watt Drossel) ersetzt wird? Hier werden 50 Watt eingespart. Bei einer jährlichen Brenndauer von 1.500 Stunden (Gewerbe) und einem Strompreis von 0,20 Euro je kWh werden jährlich 15 Euro an Stromkosten eingespart. Bei Lampenkosten von 60 Euro und Kosten des Lampentauschs von 2 Euro ergibt sich eine Kapitalverzinsung von 24 Prozent, bezogen auf die Investition von 57 Euro (Die Kosten einer Leuchtstofflampe sind abzuziehen). Hier hat sich die Lampe nach vier Jahren Betrieb amortisiert. Eine Kapitalverzinsung von 24 Prozent ist im üblichen Geschäftsbetrieb nicht zu erreichen.

554 LED-Beleuchtung im Supermarkt / Foto: LEDeXCHANGE GmbH

Stromeinsparung durch LED

Leuchtstoffröhren haben heute bereits eine hohe Energieeffizienz zwischen 60 und 100 Lumen je Watt (lm/W). Eine gute LED-Lampe kommt dagegen heutzutage auf 120 bis 150 lm/W. Da fragt sich angesichts des deutlich höheren Kaufpreises der LED, ob sich ein Retrofit überhaupt lohnt. Ein zweiter genauer Blick zeigt jedoch, dass sich die Energieeffizienz von LED gegenüber Leuchtstoffröhren verdoppelt (beim Ersatz von EVG) oder sogar verdreifacht (bei KVG/VVG). Bei einer Leuchtstoffröhre muss der Strom für die Röhre durch ein Vorschaltgerät wie eine Magnetspule oder Drossel begrenzt werden, damit die Röhre nicht durchbrennt.

Konventionelle Vorschaltgeräte (KVG) verbraten 15 bis 25 Watt, verlustarme Vorschaltgeräte (VVG) nur acht bis zehn Watt und die wesentlich selteneren elektronischen Vorschaltgeräte (EVG) drei bis fünf Watt. Werden die Leuchtstoffröhren durch LED-Retrofits ersetzt, kann das Vorschaltgerät in der Leuchte bleiben. Durch den geringeren Stromverbrauch der LED sinkt der Verlust des Vorschaltgeräts auf etwa ein Watt ab. Bei einem EVG sinkt der Stromverbrauch des Vorschaltgeräts auf zwei Watt ab. Der Starter verbraucht praktisch keinen Strom. Aus 80 Watt bei einer Leuchte mit KVG (58+22) werden nach dem Retrofit also 27 Watt (26+1). Bei einer Leuchtstoffröhre mit EVG werden aus 55 (50+5) mit LED 28 (26+2) Watt, also eine Halbierung. Wurde die T8 schon durch eine effizientere T5 mit 39 Watt (35+4) ersetzt, dann reduziert die LED den Stromverbrauch nur noch um rund ein Drittel.

Ein weiterer Vorteil der LED ist der begrenzte Abstrahlwinkel. Bei einer Leuchtstoffröhre wird das Licht rundum abgestrahlt. Es wird meist aber bei einer Deckenbeleuchtung zum Beispiel im 120-Grad-Winkel benötigt. Lenkt man das Licht über einen Reflektor in den Raum zurück, dann gehen selbst bei einem neuen und sauberen Spiegel 20 Prozent des Lichts ver­loren, bei einem verschmutzten Spiegel entsprechend bis zu 50 Prozent und mehr. LED kann man mit genau dem benötigten Abstrahlwinkel erwerben.

Hinzu kommt, dass Leuchtstoffröhren über die Lebensdauer nachdunkeln, was zwischen fünf Prozent und 50 Prozent des Lichts reduziert. Dies führt dazu, dass eine LED mit 3.400 Lumen eine Leuchtstoffröhre mit 5.000 Lumen fast immer ohne Verlust an Beleuchtungsqualität ersetzen kann. Die Lichteffizienz in lm/W erzählt also nicht die ganze Geschichte.

Tausch von Leuchte oder Leuchtmittel?

Am Markt erhältlich sind sogenannte Retrofit-LEDs. Das sind LED-Lampen, die ohne weitere Umbauarbeiten alte Leuchtstoffröhren ersetzen können. Lediglich der alte Starter muss durch eine Sicherung überbrückt werden. Das geht so einfach und unkompliziert wie der Ersatz einer defekten Leuchtstoffröhre und eines Starters. Man braucht dafür keinen Elektriker, sondern lediglich einen Hausmeister. Die Retrofits gibt es für klassische Starterschaltung. Sie sind auch schon verfügbar für die wesentlich selteneren elektronischen Vorschaltgeräte. Eine Retrofit-Lampe kostet nur ein Zehntel oder weniger des Betrags, den eine neue Leuchte kosten würde.

Beispiel: Sporthalle in Herrsching

Die Umrüstung der 270 vorhandenen Spiegelrasterleuchten mit KVG auf Retrofit-LEDs hat weniger als zehntausend Euro gekostet und rechnet sich mit etwa 45 Prozent Kapitalverzinsung. Nach gut zwei Jahren haben sich die neuen Lampen durch die Stromkostenersparnis bezahlt gemacht. Neue Leuchten mit entsprechend höherwertiger technischer Ausrüstung (Dimmung und Präsenz) hätten fast 150.000 Euro gekostet. Nach drei bis fünf Jahren wäre das aber nicht mehr Stand der Technik. Die Retrofits sind zwar nach fünf Jahren auch nicht mehr Stand der Technik, aber sie haben bis dahin nicht nur Energie gespart, sondern auch noch eine erhebliche Rendite erwirtschaftet. Wenn Sie die Lampen nach vier Jahren (6.000 Betriebsstunden) austauschen, dann bleiben noch immer 21 Prozent Rendite. Wer kann das schon bieten?

Abstrahlwinkel, Lichtmenge und Farbtemperatur

Bei jedem Lampentausch muss darauf geachtet werden, dass die Lichtmenge, die Farbtemperatur und auch der Abstrahlwinkel der neuen Lampe passend gewählt wird. Gute Anbieter haben die jeweils passende LED im Angebot. Leuchtstoffröhren strahlen rundum gleichmäßig ab. Deshalb muss ein Teil des Lichts über einen Reflektor in den Raum zurückgespiegelt werden. Bei LEDs kann der Abstrahlwinkel von vornherein so gewählt werden, wie es der Beleuchtungszweck erfordert. Für die Auswahl der richtigen neuen Lampen braucht man einen Fachmann oder eine sehr gute Beratung durch einen Lampenhersteller. Vor der Bestellung der neuen Lampen misst man die vorhandene Beleuchtungsstärke (Lux) in der Nutz­ebene (also am Fußboden, Schreibtisch, Werkbank etc.) aus. Dann gilt es ein paar unterschiedliche Lampen zu testen und erneut zu messen. Ohne diese Bemusterungen sollte man sich nie auf einen Kauf einlassen!

Luxmeter vom Verein leihen

Der Bund der Energieverbraucher e. V. verleiht an seine Mitglieder kostenlos Luxmeter, mit denen die Helligkeit in einem Raum exakt gemessen werden kann. Der von einer Lampe ausgehende Lichtstrom wird in Lumen gemessen, die ankommende Helligkeit an einem Ort hingegen durch Lux (Lumen pro qm)

Starter

Leuchtstoffröhren brauchen einen Starter und eine Drossel. Eine LED-Lampe braucht keinen Starter, sie leuchtet sofort nach dem Anschalten. Der Starter kann daher entfernt werden. Stattdessen wird eine Sicherung eingeschraubt. Es gibt auch LED-Retrofit-Lampen, die für den Ersatz in Leuchten mit elektronischem Vorschaltgerät konstruiert wurden.

Zulassung: Retrofit und Konversion

Leuchten haben eine Zulassung und müssen sicherheitstechnischen Anforderungen genügen. Durch Ersatz des ursprünglichen Leuchtmittels und des Starters durch eine Retrofit-Lampe bleibt die Zulassung der Leuchte laut einer Mitteilung von VDE und ZVEI (LA-T 2015-049) erhalten. Wenn hingegen die Innenverdrahtung der Leuchte zum Beispiel durch Entfernung des Vorschaltgeräts verändert wird, handelt es sich um eine Leuchtenkonversion. Die umgebaute Leuchte muss nach der Konversion mit einem neuen Typenschild versehen werden.

Contracting

Wer durch neue Lampen Stromkosten einsparen will, ohne über die notwendigen Investitionsmittel zu verfügen, kann nach Lichtcontractoren Ausschau halten. Diese übernehmen die Finanzierung und erhalten einen Teil der Stromkostenersparnis. Nach wenigen Jahren gehen die Lampen vollständig in das Eigentum des Auftraggebers über. Da aber die Investitionen in einen Lampentausch oft schon nach ein bis zwei Jahren durch die Stromkostenersparnis hereinkommen, sollte man spitz rechnen, bevor man sich für ein Lichtcontracting entscheidet.

Bewegungsmelder

Gute Hersteller bieten LED-Leuchten mit eingebautem Bewegungsmelder an. Das erbringt deutliche zusätzliche Stromkostenersparnisse, weil sich die Betriebszeiten drastisch vermindern. Allerdings versagt in solchen Fällen die klassische Wirtschaftlichkeitsberechnung, die von fixen jährlichen Brenndauern ausgeht. Hier muss eine Abschätzung genügen.

554 LED-Beleuchtung in Gastraum / Foto: LEDeXCHANGE GmbH

Kennzahlen

Wie hoch ist die spezifische Leistung für die Beleuchtung? Je größer ein Raum ist und je stärker er beleuchtet werden soll, umso mehr Lampen werden benötigt. Eine sinnvolle Vergleichszahl sollte also unabhängig von Raumgröße und der gewünschten Beleuchtungsstärke (=Helligkeit) sein. Deshalb dividiert man die Wattzahl durch die Fläche des Raumes und die Beleuchtungsstärke (je hundert Lux). Vier T8-Leuchten mit EVG bringen z.B. 500 Lux in einen 20 qm großen Raum. Das sind 220 Watt/ (20 x 5) = 2,2 W/(qm 100 lx). Ein guter Wert für die spezifische Beleuchtungsanschlussleistung mit LED-Leuchten ist ein Wert von ein W/(qm 100 lx).

Temperaturabhängigkeit

Die Effizienz von LEDs sinkt mit steigender Temperatur. Auch reduziert Hitze die Lebenserwartung (Faustregel: Je zehn Grad mehr halbiert sich die Lebenserwartung). Anders als bei Leuchtstofflampen steht sofort die volle Lichtstärke zur Verfügung. Deshalb eignen sich LEDs besonders gut für Außenbeleuchtung in kühlen Ländern wie bei uns.

Straßenbeleuchtung

In der Straßenbeleuchtung liegt das größte ökonomische Einsparpotential bei den Kommunen mit zweistelliger Kapitalverzinsung. Konversionslösungen mit passenden Leuchtmitteln liegen in einer Größenordnung von etwa 100 Euro je Lampe. Auch kann man darauf fünf Jahre Garantie bekommen. Bis dahin hat die Lampe ohnehin eine fette Rendite erwirtschaftet, deutlich höher als die Rendite von PV-Anlagen in ihren besten Zeiten. Auch sie ist in fünf Jahren nicht mehr Stand der Technik. Vermutlich wird man sie in fünf Jahren wechseln, weil eine sparsamere neue Lampe dann wirtschaftlicher ist, als die alte und noch funktionierende Lampe aufzubrauchen. Will man eine Straßenleuchte komplett tauschen, so muss man mit 500 bis 3.000 Euro je Leuchte rechnen. Man hat also eine ganz andere Investitionssumme zu stemmen und somit auch deutlich höhere Kosten für die Abschreibung. Die Eigenkapitalverzinsung liegt dann nur noch im einstelligen Bereich oder wird oft sogar negativ.

Eine neue Leuchte kommt eigentlich sinnvoll nur dann in Betracht, wenn mit der alten Konstruktion nichts mehr anzufangen ist, diese beispielsweise undicht oder korrodiert ist. Um die Energieeffizienz der Straßenbeleuchtung abzuschätzen, kann man die Anschlussleistung je Leuchte vergleichen. Durchschnittliche Werte lagen bisher bei 100 W, also 0,1 kW Leistung. Je Leuchte lassen sich mit Retrofits pro Jahr etwa 60 Euro einsparen. Bei einer Brenndauer von 4100 Stunden im Jahr liegt der Jahresstromverbrauch somit bei 410 kWh. Auch hier gibt es Retrofit-Lampen, die ohne Änderung der alten Fassung statt einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe, einer Natriumdampflampe oder einer Leuchtstofflampe eingesetzt werden können. Sie benötigen in der Regel noch ein Viertel bis ein Fünftel des alten Verbrauchs.

Herstelleradressen: CONPOWER.de und led-ex.de bieten deutschlandweit Lichtberatung, Lieferung und Einbau an.