Bewegungssensorische Lichtsteuerung für Straßenbeleuchtung

Intelligente ökonomische Straßenbeleuchtung im Dienste des Natur- und Verkehrschutzes

Bewegungssensorische Lichtsteuerung für Straßenbeleuchtung

Eine Doppler-Radar-Sensorik erfasst Bewegungen genau schaltet das Licht dynamisch (Bildquelle: AEC ILLUMINAZIONE)

Nach drei Jahren Bauzeit konnte die Stadt Essen die neue Kampmannbrücke eröffnen. Sie verbindet Heisingen und Kupferdreh und erspart den Bewohnern und Nutzern 10 Minuten Fahrzeit. Die Konzipierung der Beleuchtung der Straßen und der Brücke war hier besonders knifflig, da die Brücke mitten im Naturschutzgebiet an der Ruhr liegt.

Die Kampmannbrücke in Essen verbindet die beiden Stadtteile Heisingen und Kupferdreh über die Ruhr hinweg. Im Jahr 2016 war klar, dass die alte, Anfang der 1950er Jahre erbaute Brücke ersetzt werden musste. Die Stadt beschloss, eine moderne Schrägseilbrücke für den Auto- und Fußgängerverkehr zu errichten, die Ende 2019 eröffnet wurde. Da die Kampmannbrücke in einem besonders geschützten Gebiet steht, mussten die Planer insbesondere Auflagen in Sachen Naturschutz berücksichtigen. So gibt es beispielsweise einen Amphibientunnel, der den Tieren das sichere Überqueren der Straße ermöglicht.

Eine technische Neuerung stand ebenfalls in erster Linie mit dem Naturschutz in Zusammenhang: die Straßenbeleuchtung. Denn die Straßenbeleuchtung muss laut Naturschutz-Richtlinie der Europäischen Union jährlich in der Zeit von Anfang März bis Ende Oktober von über Nacht abgeschaltet werden. Im Winter sollte die Beleuchtung nur dann aktiv sein, falls sie wirklich benötigt wird.
Insgesamt waren die Anforderungen jedoch deutlich komplexer. Im Detail sollte die Beleuchtung unterscheiden können, ob sich Fußgänger, Radfahrer oder Kraftfahrzeuge auf der Brücke bewegen und das Lichtniveau entsprechend anpassen. Auch sollte nur der Bereich der Straße beleuchtet werden, der jeweils für den Fußgänger oder den Fahrer relevant ist. Das heißt, ist ein Bereich passiert, kann in diesem das Licht wieder ausgeschaltet werden. Wie weit die Straße in Bewegungsrichtung erhellt wird, hängt wiederum von der Geschwindigkeit ab. Zudem wünschten sich die Planer ein zuverlässiges System, das nicht fälschlicherweise z.B. auf durch Wind bedingte Bewegungen reagiert.

Die passende technische Lösung fand die Stadt Essen beim Spezialisten für öffentliche LED-Außenbeleuchtung und smarte Lichtlösungen, AEC ILLUMINAZIONE. Das Unternehmen installierte entlang der Straße über die Brücke 68 intelligente LED-Lampen mit einer Leistung von jeweils 52 Watt. „Da LED-Beleuchtung mittlerweile ohnehin Standard ist, war der energiesparende Betrieb zwar wichtig, stand aber nicht an erster Stelle der Innovationen, die diese Straßenbeleuchtung ausmachen“, sagt Sven Dressel, Geschäftsführer der AEC ILLUMINAZIONE GMBH in Neu-Anspach. „Entscheidend war die flexible Konfiguration der Beleuchtung, um die Vorgaben zum Naturschutz einzuhalten. Die Tiere sollen nicht gestört oder irritiert werden, daher war es wichtig, die einzelnen Leuchten individuell steuern zu können.“

Eine Doppler-Radar-Sensorik erfasst Bewegungen genau und lässt das dynamisch geschaltete Licht unauffällig und natürlich wirken
Um dies zu erreichen, genügte es nicht, mit Infrarot-Sensoren zu arbeiten, da diese Bewegungen nicht präzise erfassen und auch nicht zwischen Mensch, Tier und Fahrzeug unterscheiden können. Außerdem kann es im Winter schwierig sein, eine Wärmesignatur beispielsweise von Radfahrern zu erfassen. Daher entschied sich AEC, die Doppler-Radar-Sensorik von Comlight einzusetzen. Diese kann Richtung und Geschwindigkeit eines Objekts ermitteln, außerdem auch dessen Größe. Damit lässt sich die Unterscheidung zwischen Kraftfahrzeug, Radfahrern oder Fußgängern zuverlässig durchführen.

Für die Beleuchtung entschied sich die Stadt Essen für die Standardleuchte ITALO von AEC in Kombination mit einem radargesteuerten System. AEC ILLUMINAZIONE empfahl hier in Ergänzung zur LED-Leuchten den Radarsensor von ComLight mit Zhaga-Schnittstelle. Dieses System ist skalierbar, es lassen sich also später in Ergänzung weitere Anlagen ohne großen Mehraufwand über eine Cloudlösung zentral verwalten, was auch von Anfang an der Wunsch der Stadt war. Darüber hinaus ist es herstellerneutral und mit allen Leuchten auch anderer Hersteller verwendbar, die über eine standardisierte Zhaga-Schnittstelle nach D4i-Standard verfügen. Die Vernetzung aller Sensoren über ein 868-MHz-Mesh-Netzwerk bedingt eine sehr geringe Ausfallrate, selbst bei relativ großen Mastabständen von 50 Meter.

Diese sind individuell steuerbar und erfüllen damit alle Anforderungen an das intelligente Leuchtensystem. Dazu zählt auch, dass je nach Erfordernis eine unterschiedliche Zahl von Lampen eingeschaltet wird, also eine unterschiedlich lange Wegstrecke beleuchtet wird, abhängig von der Geschwindigkeit des Objekts oder der Person. Dadurch ist vor dem Fahrer oder Fußgänger immer ein ausreichend großer Bereich erhellt, so dass das dynamisch geschaltete Licht nicht als solches erkannt wird und dementsprechend nicht als störend empfunden wird.

Um zu verhindern, dass die Leuchten auf Bewegungen reagieren, die nicht durch den Straßenverkehr ausgelöst sind und daher auch keine Beleuchtung erfordern, haben die Sensoren eine künstliche Intelligenz an Bord, die solche Bewegungen ausfiltert. „Wenn sich beispielsweise im Sensorblickfeld ein Baum im Wind bewegt, erkennt die künstliche Intelligenz in kürzester Zeit, dass dies kein Objekt ist, das sich fortbewegt, und schaltet dementsprechend auch nicht mehr die Beleuchtung ein“, sagt Sven Dressel.

Um die Installation der Straßenbeleuchtung zu vereinfachen, sind die Comlight-Sensoren mit einem Zhaga-Anschluss ausgestattet. Dieses beinhaltet eine Schnittstellenspezifikation, die es unter anderem ermöglicht, die Sensoren innerhalb von Minuten zu installieren oder bei Bedarf auch schnell auszutauschen. Falls gewünscht, lassen sich die Leuchten auch vernetzen und ans Internet anbinden, um beispielsweise den Energieverbrauch, Leuchtdauern, die Nutzungsfrequenz oder andere Daten zu erfassen und auszuwerten.

Nach einer Testphase hat AEC ILLUMINAZIONE die Installation der intelligenten Straßenbeleuchtung entlang der Kampmannbrücke im Oktober 2020 abgeschlossen. Die Planer der Stadt Essen sind zufrieden mit der neuen Beleuchtung. „Hinzu kommt“, sagt Dressel, „dass das Comlight-System eines der günstigsten am Markt ist und in der Umsetzung und Inbetriebnahme mit das einfachste System überhaupt ist. Dies kam der Stadt selbstverständlich auch sehr entgegen.“

Neben der Straßenbeleuchtung der Essener Kampmannbrücke hat AEC auch in weiteren Städten erfolgreich intelligente Comlight-Straßenbeleuchtungen installiert, unter anderem in Fulda, Fürth und Passau. Damit tragen die Systeme neben dem Einsparen von Energie auch zur Verkehrssicherheit und zum Naturschutz bei.

Comlight AS wurde im Jahr 2007 gegründet, mit dem Ziel, den Nutzen von Außenbeleuchtung zu optimieren. Dies passt zu dem Trend, dass weltweit zusehend Wert darauf gelegt wird, wie man etwas zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Lichtverschmutzung bei gleichzeitiger Verbesserung der öffentlichen Sicherheit beitragen kann.
Wir setzen auf Technologie, um die sinnlose Energieverschwendung zu beseitigen, die entsteht, wenn Straßen, Wege und öffentliche Bereiche stets voll beleuchtet sind, selbst in Zeiten, wenn kein Verkehr herrscht oder wenn niemand in der Nähe ist. Unsere patentierte Motion-Sensing-Lichtsteuerung stellt die Beleuchtung je nach Aktivität auf ein optimales Niveau ein. Das Ergebnis sind erhebliche Energieeinsparungen und eine Reduzierung der Lichtverschmutzung, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.
Comlight wurde bereits mehrfach mit Innovationspreisen ausgezeichnet und legte von Anfang an eine ausgefeilte Partnerstrategie fest, in Verbindung mit technologischer Entwicklung und dem kontinuierlichen Erwerb zusätzlichen Know-hows. Im Jahr 2021 gewann Comlight mit dem Eagle Eye Zhaga-System die DALI Awards in der Kategorie „Best use of Zhaga-D4i“.

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Comlight
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