Jetzt kaufen, später auswählen: Zukunftsfähige Budgetierung dank vernetzbarer Beleuchtung

Schréder hat bereits für einige der berühmtesten Städte der Welt wie beispielsweise Paris und Berlin die Beleuchtung konzipiert - und auch für die Autobahnen, die diese Städte miteinander verbinden. Intelligente Lösungen, bei denen die Leuchten über ein Central Management System (CMS) wie etwa Schréder EXEDRA gesteuert werden, bieten beispiellose. Steuerungsmöglichkeiten, die Energieeinsparungen, ein besseres Anlagenmanagement und adaptive Beleuchtungsstärken möglich machen. Über Smart Cities wurde bereits viel berichtet. Solche Lösungen sind aber nicht nur für Großstädte geeignet, sondern können auch für kleinere Gemeinden wie beispielsweise Heiningen im Südwesten Deutschlands von großem Nutzen sein.


Heiningen (Bevölkerung: 5.000) ist eine Gemeinde in Baden-Württemberg am Fuße der Schwäbischen Alb. Die örtliche Gemeindeverwaltung war auf der Suche nach einer Beleuchtungslösung, mit der man Energie sparen, die CO2-Bilanz verbessern und die Kosten für die Bürger*innen senken konnte. Außerdem musste die Lösung anpassungsfähig sein: Die durch die Gemeinde führende Hauptstraße, die Landesstraße L1217, wird bei Problemen auf der nahe gelegenen Autobahn A8 als Umleitungsstrecke genutzt, wodurch das Verkehrsaufkommen zuweilen stark ansteigt. Und schließlich ist Heiningen aufgrund seiner malerischen Lage inmitten sanfter Hügel und Berge die Heimat für sehr viele Insektenarten, die sich durch grelles Licht gestört fühlen können. Daher musste die neue Lösung auch zum Schutz von Flora und Fauna beitragen.

In der Serie Schréder 360 berichten Projektverantwortliche und Projektmanager*innen, Endnutzer*innen und unsere eigenen Ingenieur*innen, wie innovative Beleuchtungslösungen entstehen, angefangen bei Beleuchtungslösungen für Strandpromenaden bis hin zu ganzen Städten. In dieser Ausgabe erfahren wir, wie kühne Ideen die Beleuchtung kleiner Gemeinden grundlegend verändern können.
 

Eine Vision des Bürgermeisters und eine wichtige Entscheidung

Im Rahmen der Neugestaltung unseres Ortszentrums haben wir uns für ein völlig neues Beleuchtungskonzept entschieden“, so Norbert Aufrecht, Bürgermeister von Heiningen, „weil wir verstanden haben, dass die Art des Lichtes in den Abend- und Nachtstunden sehr zur Wohlfühlatmosphäre im öffentlichen Raum beiträgt.“ 2018 wurden entlang der Ortsdurchfahrt 49 YOA LED-Leuchten installiert, um den Stromverbrauch zu senken und die CO2-Bilanz zu verbessern. Dank der YOA Leuchten konnten die Kosten halbiert werden. Sie finden bei den Anwohner*innen großen Anklang: Ihr ästhetisch ansprechendes Design verleiht dem Ortsbild einen eleganten Charakter.

Connected-ready YOA luminaires enabled Heiningen to quickly switch to smart lighting

Hier hätte die Geschichte enden können: ein erfolgreiches Projekt, Energieeinsparungen, zufriedene Bürger*innen. Doch dank der Weitsicht der Gemeindeverwaltung von Heiningen und dank der vernetzbaren Lösungen von Schréder fand die Geschichte hier ihre Fortsetzung. „Dabei kam die Frage auf, ob wir die Möglichkeiten der neuen Technik, nämlich steuerbare und dimmbare LED-Beleuchtung in das Konzept aufnehmen wollen“, so Aufrecht weiter. „Diesem Fortschritt wollten wir nicht hinterherlaufen und haben zugegriffen

Nach drei Jahren entschied sich die Gemeinde für die Vernetzung“, erläutert Jörg Richter, Experte für Smart Solutions bei Schréder Hyperion. Sein Team arbeitete mit Heiningen an einer Lösung, mit der drei zentrale Anliegen der Gemeinde angegangen werden sollten. Sicherheit aufgrund des hohen Verkehrsaufkommens auf der Ortsdurchfahrt und wegen der kreuzenden Fußgänger*innen, Energieeinsparungen und Umweltschutz für die lokale Fauna. „Diese drei Anliegen haben wir in einem Pilotprojekt, einem so genannten Smart City Living Lab, zusammengeführt.“
 

Vernetzbare Leuchten, eine Entscheidung für die Zukunft

Zunächst wurde das intelligente System aktiviert, was dank der früheren Entscheidung, vernetzbare Leuchten anzuschaffen, bemerkenswert einfach war. Diese waren bereits bei der Erstinstallation mit einer Buchse für einen NEMA-Controller ausgestattet, wodurch die Aktivierung nur eine Minute in Anspruch nahm.

Dank unserer Hardware waren die Leuchten bereits zukunftsfähig mit einem RFID-Etikett an der NEMA-Buchse vorbereitet, so dass diese beim Anbringen eines Controllers automatisch in Betrieb genommen wird. Der Controller scannt das RFID-Etikett und überträgt dann automatisch alle Daten an Schréder EXEDRA, so dass keine manuellen Arbeitsschritte erforderlich sind.

Jörg Richter - Smart Solutions Expert - Schréder Hyperion
Jörg Richter
Experte für Smart Solutions - Schréder Hyperion

Durch die automatische Inbetriebnahme und Inventarisierung spart man viel Zeit und Geld. Schréder EXEDRA erkannte sofort, dass es sich um 49 YOA-Leuchten handelt, wo sich diese befinden, welche Leistung sie aufweisen usw. „Wenn Sie mich als Verwaltungsfachmann fragen, dann darf ich sagen: die Nachrüstung verlief so unproblematisch, dass ich außer ein paar Videokonferenzen im Vorfeld nicht viel mitbekommen habe.“, so Aufrecht. Er konnte beobachten, wie die Hubsteiger von Leuchte zu Leuchte gefahren wurde, um die Controller zu installieren. „Bei der Inbetriebnahme hat sich eine oder zwei Leuchten noch geweigert, ansprechbar zu sein, aber das war schnell behoben und dürfte unter die Kategorie „Kinderkrankheit“ fallen, schon kurze Zeit später war alles Routine.“

Das System war bereits wenige Jahre nach der ersten Beleuchtungsmodernisierung installiert worden - mit minimalem Aufwand, da die Gemeinde in eine vernetzbare Lösung investiert hatte. „Für normale Ortsstraßen oder für Wohngebiete ist es sinnvoll, eine vernetzbare Beleuchtung installieren zu lassen und diese dann in einem zweiten Schritt entsprechend den Anforderungen mit smarten Funktionen nachzurüsten“, so Heiningens Bürgermeister Norbert Aufrecht. Kommunale Ausgaben nach dem Aspekt der Zukunftsfähigkeit zu gestalten, sei immer eine gute Entscheidung, ergänzt er.

Es wäre ärgerlich, wenn man für einen vertretbaren Mehrpreis die Leuchten nicht entsprechend ausgerüstet beschafft und dann ein paar Jahre später feststellt, dass die Steuerbarkeit doch sinnvoll wäre.

Norbert Aufrecht - Mayor Heiningen
Norbert Aufrecht
Bürgermeister der Gemeinde Heiningen

Viele Hände, schnelles Ende

Sobald das CMS eingerichtet war, konnte das Forschungsprojekt beginnen. Mit dem im Jahre 2020 angepassten Naturschutzgesetz des Landes Baden-Württemberg sollen unter anderem auch Insektenpopulationen durch Maßnahmen wie eine insektenfreundlichere Beleuchtung geschützt werden. Das Ministerium für Verkehr des Landes Baden-Württemberg förderte das Projekt mit 75.000 Euro aus Mitteln des Sonderprogramms zur Stärkung der biologischen Vielfalt. 

Das Forschungsvorhaben brachte eine Reihe von Partnern zusammen: Gemeinsam mit der TU Berlin, mit Netze BW, Urban Lighting Innovations und Studio DL entwickelten wir eine intelligente Beleuchtungslösung, die das Verkehrsaufkommen in Echtzeit berücksichtigt. So kann die Beleuchtung in Zeiten mit geringem Verkehrsaufkommen zum Schutz der Insekten heruntergeregelt werden - ohne die Verkehrssicherheit zu gefährden. Gleichzeitig können die Tiere mit einem KI-basierten Kamerasystem, das ebenfalls von den Projektpartnern entwickelt wurde, beobachtet und gezählt werden. 

Einer der Forschungsgegenstände ist die optimale Methode zur Messung des Verkehrsflusses. Zu diesem Zweck werden häufig Infrarotkameras eingesetzt. Heiningen bietet hingegen ein perfektes Beispiel für den Vergleich verschiedener Methoden. „Der Ort liegt zwischen zwei Autobahnen. Auf der einen Autobahn kommt es oft zu Staus, und die ideale Umleitungsstrecke verläuft direkt durch Heiningen“, erläutert Jörg Richter von Schréder. „Wir hatten die Idee, Cloud-Daten aus verschiedenen Quellen und Daten von Sensoren miteinander zu vergleichen.“

Smart lighting solution with an AI based camera helps preserves insects as part of a pilot project in Heiningen

Das Verkehrsaufkommen wird über Kameras, Bluetooth-Tracker, verfügbare Echtzeit-Verkehrsdaten und hochauflösende Mikrofone erfasst. Die so ermittelten Daten werden mit einem sogenannten Beleuchtungsmanagementsystem weiterverarbeitet. Anhand der Daten wird dann die Helligkeit der Straßenleuchten angepasst. Auf diese Weise wird die Beleuchtungsstärke bei einem geringeren Verkehrsaufkommen reduziert. Davon ausgenommen sind Fußgängerüberwege, da hier höhere Anforderungen hinsichtlich der Beleuchtungsstärke gelten, damit die Fußgänger*innen besser sichtbar sind. 

Der Bluetooth-Tracker kann beispielsweise jedes Bluetooth-Gerät auf der Straße anonymisiert identifizieren. Eine weitere Idee besteht darin, die Verkehrsdaten der Autobahn zu erfassen und zu beobachten, wie sich dies auf den Verkehrsfluss in Heiningen auswirkt. Am Ende soll das Forschungsvorhaben interessante neue Daten über die kostengünstigsten, genauesten und zuverlässigsten Methoden zur Verkehrsmessung liefern.

Insekten besser verstehen, Beleuchtung für alle verbessern

Elke Zimmer, Staatssekretärin im baden-württembergischen Ministerium für Verkehr, ist eine begeisterte Unterstützerin des Projekts. „Lichtverschmutzung ist zunehmend ein Problem, dem man sich zum Schutz der Biodiversität annehmen muss“, sagte sie zum Auftakt des Programms. „Ich bin gespannt auf die Erkenntnisse aus dem Projekt, die uns zeigen werden, inwiefern Straßenbeleuchtung mittels intelligenter Steuerung insektenfreundlicher gemacht werden kann.“

Insekten werden von künstlichen Lichtquellen angezogen und kommen entweder an den Leuchten selbst um oder umkreisen diese bis zur völligen Erschöpfung, was zu einer erhöhten Sterblichkeit führt. Wenn die Beleuchtung mit Schréder EXEDRA gesteuert wird, kann die Beleuchtungsstärke bei geringem Verkehrsaufkommen zum Schutz der Insekten reduziert werden. Gleichzeitig bietet ein Netz aus Kameras mit innovativer „Insekten-Tracking-Technologie“ den Forschern die Möglichkeit, die Tiere im überwachten Bereich zu beobachten und zu zählen.

Ein Novum bei dieser Studie ist das Zählverfahren für die Insekten. Hierbei werden keine Insektenfallen an den Leuchten angebracht, sondern spezielle Kameras und intelligente Software eingesetzt, welche die Insektenaktivitäten zuverlässig aufzeichnen und mit Hilfe von künstlicher Intelligenz auswerten können, ohne dabei die Lichteigenschaften zu verändern. „Die KI sagt nicht einfach, da sind sieben Fliegen und zwei Motten auf dem Bildschirm. Sie weiß, dass sie eine Fliege schon einmal gezählt hat. Daher zählt sie sie nicht erneut“, erläutert Jörg Richter. Wie er weiter ausführt, sollen die Anfangsdaten aus dem ersten Projektjahr demnächst ausgewertet werden. Im Sommer soll dann ein Bericht folgen.

Die Zusammenarbeit der Gemeinde Heiningen mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie hat auch die Fachwelt beeindruckt. Das Projekt belegte beim Innovationspreis Reallabore  2022 des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz den zweiten Platz.

Die Erkenntnisse aus diesem Projekt sind für die kommunale Straßenbeleuchtung zukunftsweisend. Wir sind stolz darauf, dass diese innovative, effiziente und vor allem insektenschützende Technik in unserer Gemeinde erstmals umgesetzt wird und dass wir hier bundesweit eine Vorreiterrolle einnehmen.

Norbert Aufrecht - Mayor Heiningen
Norbert Aufrecht
Bürgermeister der Gemeinde Heiningen

Business as Usual: Dimmen mit Begeisterung

Die Daten werden zeigen, wie die Insekten auf das Herunterregeln der Beleuchtungsstärke reagieren. Die Anwohner*innen und Verkehrsteilnehmer*innen werden jedoch keine Unterschiede bemerken. „Das Faszinierende ist, dass die reduzierte Leuchtstärke, also das heruntergedimmte Licht, niemandem wirklich aufgefallen ist.“, bemerkt der Bürgermeister. „So unspektakulär diese Feststellung ist, so positiv ist sie, denn es zeigt, dass man beim Energieeinsatz problemlos nach unten fahren kann, ohne dass die Bevölkerung davon einen Nachteil verspürt."

Heiningen ist zwar eine kleine Gemeinde, nimmt aber bei der intelligenten Beleuchtung eine Vorreiterrolle ein. „Wenn national oder gar international die Lichtverschmutzung in jeder Straße in jeder Stadt und jeder Gemeinde deutlich nach unten gefahren werden kann, dann haben doch alle nur gewonnen, die Menschen, die Insekten und der wieder sichtbare Sternenhimmel.“, fasst Aufrecht zusammen. Mit der Entscheidung für vernetzbare Leuchten in Städten, Kommunen und Dörfern jeder Größe halten sich die Planer alle Optionen offen - ganz unabhängig davon, was die Zukunft bringt.
 

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