Welt der Technik 1: Intelligente öffentliche Straßenbeleuchtung

Eine Lösung, die in erster Linie das Licht betrifft, aber auch weitere Implikationen hat. Licht hat einen großen Einfluss auf unser Leben und damit auch auf unsere Gesundheit. Die Welt hat sich seit Beginn der Nutzung von künstlichem Licht erheblich verändert. Leider nicht nur zum Besseren. Wir gehen jedoch aktiv gegen die negativen Auswirkungen der künstlichen Beleuchtung vor. Eine Möglichkeit, die Situation zu verbessern, ist eine intelligente öffentliche Beleuchtung.

Welt der Technik 1: Intelligente öffentliche Straßenbeleuchtung
Auch wenn der Ausdruck Smart City immer noch etwas wie Sciencefiction anmutet, sind wir der allgemeinen Entwicklung von Städten, die das Adjektiv „Smart“ absolut verdient haben, recht nahe. Tatsächlich handelt es sich nicht um technisches Wunschdenken, sondern um einen evolutionären Schritt, der einen immensen und unvermeidlichen positiven Einfluss auf die Umwelt und die städtische Wirtschaft haben wird.

Mehrere unabhängige Studien zeigen, dass Städte bis zu 50 % der Stromkosten für die öffentliche Beleuchtung ausgeben. Dieser kostspielige Verbrauch wird durch die Umstellung auf LED-Technologien verbessert, die etwa um das Jahr 2027 der Standard für die öffentliche Beleuchtung sein sollen. Dies ist jedoch nur der erste Schritt hin zu einer deutlichen Verbesserung, wenn wir die Chance dazu ergreifen. Wenn wir intelligente LED-Technologien in der öffentlichen Beleuchtung einsetzten, sänke die Stromrechnung um 85 %.

Intelligent bedeutet, das Licht nur dort einzusetzen, wo es gebraucht wird

Möglich wird diese enorme finanzielle Ersparnis natürlich durch die sehr detaillierten Steuerungsmöglichkeiten der öffentlichen Beleuchtung vonseiten des Betreibers. Die Beleuchtung könnte je nach aktueller Verkehrssituation, Fußgängerbewegungen und vielen anderen Faktoren aktiviert/deaktiviert werden. Das Licht wird einfach gesagt also nur dort eingesetzt, wo es gebraucht wird.

Eine intelligente öffentliche Beleuchtung wird natürlich keine Lösung mit manueller Steuerung sein. Das System kann viele eingehende Daten verarbeiten, die von der Verkehrssituation bis hin zu kulturellen Veranstaltungen in der Stadt reichen, und so die öffentliche Beleuchtung auf Ebene der Lichtintensität anpassen.

Das öffentliche Beleuchtungsnetz könnte in logischen Gruppen oder auch auf Ebene einzelner Leuchten verwaltet werden. Derzeit erfolgt die Überprüfung der Beleuchtung noch auf veraltete Weise durch Kontrollen in regelmäßigen Abständen. Infolgedessen können Wartungstechniker noch Monate nach dem Ausfall auf eine fehlerhafte Beleuchtung stoßen; bei einem größeren Ausfall kann sich die Reparatur aufgrund von Materialmangel in die Länge ziehen. Im Falle einer intelligenten öffentlichen Beleuchtung überprüft der Techniker den Beleuchtungsstatus in Echtzeit und kann sofort reagieren, indem ein Wartungsteam geschickt wird.

Ein richtungsweisendes Konsortium

Intelligente Beleuchtungsfunktionen sind nicht mehr durch die Hardware an sich bedingt; weit wichtiger ist es, intelligente Funktionen in die Hardware zu integrieren. Das Zhaga Consortium , das inzwischen mehr als 150 feste, assoziierte und Community-Mitglieder hat, arbeitet seit 2010 intensiv an diesem Thema.

Welt der Technik 1: Intelligente öffentliche Straßenbeleuchtung

Das Arbeitsergebnis der Fachleute ist eine Reihe von Spezifikationen für Schnittstellen, die als „Zhaga Books“ bezeichnet werden und die Schnittstellen zwischen Bauteilen und ihrer Umgebung definieren.

Jedes Buch definiert die mechanische, photometrische, elektrische, thermische und Steuerungsschnittstelle von einem oder mehreren Bauteilen des LED-Lichts in Bezug zu der Umgebung.

Buch 18 ist besonders interessant für intelligente Städte, da es um die Funktionsweise der LED-Außenbeleuchtung geht, die Möglichkeiten für IoT-Anwendungen und für „Smart City“-Umgebungen schafft.

In den neusten Büchern geht es beispielsweise auch um die Programmierung der Beleuchtung mit NFC (Nahfeldkommunikation).

Kümmern wir uns um die Umwelt. Wir brauchen sie.

Die öffentliche Beleuchtung wird auch als das Nervensystem einer Stadt bezeichnet. Hunderte Millionen aktiver Straßenlaternen weltweit sind für bis zu 19 % des weltweiten Stromverbrauchs verantwortlich. Dies führt auch zu einer übermäßigen CO2-Produktion, welche die gesetzten Grenzwerte deutlich überschreitet. Wenn sich nichts ändert, wird die CO2-Produktion aus Strom sogar zunehmen. Bis 2050 werden laut UN bis zu 68 % der Bevölkerung in Städten leben.

Künstliches Licht belastet die Umwelt nicht nur durch die Entstehung von CO2 bei der Stromerzeugung. Künstliches Licht wirkt sich auf die Produktion von Melatonin aus, ein Schlafhormon, das den zirkadianen Rhythmus von Säugetieren beeinflusst. Dieses Thema führt sehr weit, kurz zusammengefasst lässt sich jedoch sagen, dass das künstliche Licht die Produktion von Melatonin unterdrückt, was wiederum das Verhalten von Tieren beeinflusst und Auswirkungen auf die Nahrungssuche, Orientierung, Räuber-Beute-Interaktion oder die Fortpflanzung haben kann. Diese Verhaltensänderungen können so grundlegend sein, dass sie zu katastrophalen ökologischen Veränderungen wie dem Aussterben bestimmter Arten führen.

Welt der Technik 1: Intelligente öffentliche Straßenbeleuchtung

Eine intelligente Beleuchtung ist in der Regel eine beliebte Lösung für Heimwerker. Während intelligente Leuchten auf individueller Ebene eher der Unterhaltung dienen, kann es auf städtischer Ebene darum gehen, ein internes Netz aufzubauen, das die Stadt zukunftsfähig macht. Intelligente LED-Technologien können eine relativ große Anzahl eingebauter Sensoren beherbergen, die das Wetter, das CO2-Niveau und den Verkehrsstatus überwachen können, sie können mit einem Kamerasystem ausgestattet werden, aber vor allem können sie Mikronetze bilden, z. B. unter Verwendung von Wi-Fi-Modulen.

Die Leuchte als Kommunikationspunkt

Das Steckverbindersystem aus der LUMAWISE Endurance S-Serie von TE Connectivity ist bereits erhältlich. Diese Lösung ermöglicht es, die LED-Außenbeleuchtung mit einem Sensor- oder Kommunikationsmodul zu vernetzen, das sich an der Leuchte befindet. 

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Darüber hinaus wurde die LUMAWISE Endurance S-Serie in enger Zusammenarbeit mit dem Zhaga Consortium und in Übereinstimmung mit den Anforderungen von Buch 18 entwickelt. Als Ergebnis der Zusammenarbeit ermöglichen es die Bauteile der LUMAWISE Endurance S-Serie, die Umgebung für Systeme vorzubereiten, welche die Straßenbeleuchtung steuern und gleichzeitig den Verkehr überwachen, Unfälle erkennen oder die Luftverschmutzung messen können.

Abgesehen davon, dass die erhobenen Daten wiederum zu einer intelligenteren Stadtbeleuchtung beitragen, kann bspw. auch das CO2 -Niveau verbessert werden, indem der Straßenverkehr verteilt oder umgeleitet wird. Netze für die IoT-Infrastruktur, die dank intelligenter Beleuchtung aufgebaut werden können, tragen ebenfalls dazu bei, die Elektromobilität durch Carsharing auszuweiten.

Autos müssen nicht unbedingt mit dem Internet verbunden sein. Eine Verbindung zum lokalen Netz genügt. Personen, die am Mieten von Elektroautos interessiert sind, haben in der Mietfahrzeug-App einen Echtzeit-Überblick über das nächste Elektroauto und den Akkuladezustand.

Es gibt viele Möglichkeiten, um intelligente Beleuchtungen in Smart Cities einzusetzen. Sie können die Unterhaltungsindustrie bereichern, aber auch beim Eingreifen von Rettungskräften oder bei der Verbesserung der Lebensqualität helfen, was nicht nur auf Unternehmensebene, sondern auch auf individueller Ebene mit einer besseren Gesundheit einhergeht.

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