Mittelpunkt der Digitalisierung

Straßenbeleuchtung (in Halle an der Saale): Welche Infrastruktur eignet sich besser, um neue Technologien in den öffentlichen Raum zu bringen? - Foto: Kiono/Adobe Stock

Die öffentliche Straßenbeleuchtung wird zunehmend „intelligent“. Damit ist zum einen die Steuerung der Lichttechnik selbst gemeint, zum anderen der mögliche Informationsaustausch durch Vernetzung. Neueste Systeme nutzen sogar Verkehrsdaten, um die Lichtintensität dem Verkehrsaufkommen anzupassen.

Die Straßenbeleuchtung – eine allgegenwärtige Infrastruktur, Teil der kommunalen Daseinsvorsorge und zweifellos ein wichtiger gesellschaftlicher Faktor. Seit mehr als hundert Jahren erlaubt uns das Licht der Laternen auch in den späten Abendstunden oder in der Nacht, unseren individuellen Aktivitäten außerhalb der eigenen vier Wände nachzugehen und uns sicherer im Verkehr zu bewegen. All das ist selbstverständlich und auch an das Licht moderner LED-Leuchten hat man sich vielerorts sehr schnell gewöhnt.

Über die ohnehin realisierbaren Energieeinsparungen hinaus bietet die LED-Technologie heutzutage präzise Formen der Steuerung. Hierbei wird die Lichtintensität (und damit der Energieverbrauch) orientiert am tatsächlichen Bedarf gesteuert. Entsprechende Systeme erlauben es, Dimmprofile für einzelne Leuchten oder Leuchtengruppen festzulegen. Diese Programme laufen dann Nacht für Nacht statisch ab, können jedoch auch wieder geändert oder dem Kalender angepasst werden. Am tatsächlichen Bedarf geht das aber häufig noch vorbei, da diese Systeme nicht auf ihre Umgebung reagieren. Die Sicherheit einzelner Verkehrsteilnehmer könnte beeinträchtigt werden.

Um das zu optimieren, bedienen sich fortgeschrittene Systeme an den Informationen von Sensoren. Diese basieren häufig auf Infrarot, Radar oder optischen Technologien. Werden Fahrzeuge und Personen von den Sensoren detektiert, steuert die Beleuchtung im jeweiligen Bereich auf maximale Leistung. Erfolgt keine Detektion, wird das Lichtniveau auf einem minimalen Level gehalten.

Das macht nicht nur aus energetischer Sicht großen Sinn – denn auch die Lichtverschmutzung, der „Verlust der Nacht“, rückt mehr und mehr in den Fokus berechtigter Diskussionen. Dass vor allem in der westlichen Hemisphäre die künstliche Erhellung des Nachthimmels durch zu viel und ungünstig gerichtetes Licht den Blick auf einen strahlenden und vollen Sternenhimmel beeinträchtigt, ist schon seit vielen Jahren bekannt. Auch Zugvögel und Fledermäuse werden durch das künstliche Licht gestört.

Diesen Erkenntnissen folgten allerdings kaum gezielte Maßnahmen. Zwar wurden in den vergangenen zehn Jahren sehr viele Leuchten auf LED umgestellt, was die Lichtverschmutzung durch eine präzisere Lichtlenkung verringert, jedoch meist ohne die Möglichkeit, sie zu dimmen. Nun hat 2018 das Bundesumweltministerium die Lichtverschmutzung in direkten Zusammenhang mit dem Insektensterben gebracht und in einem Aktionskatalog neben weiteren Maßnahmen die Eindämmung der Lichtverschmutzung adressiert.

Individuelle Lösungen

Insgesamt also genügend Gründe, um über die Ausführung von Straßenbeleuchtungsanlagen unter Einsatz moderner Technologien nachzudenken. Um optimale Lösungen zu realisieren, sollte man allerdings auf eine professionelle, möglichst unabhängige Beratung und Planung nicht verzichten. Was in der einen Stadt vielleicht gut funktioniert, muss nicht zwangsläufig das Mittel der Wahl in anderen Kommunen sein. Denn zu unterschiedlich sind häufig die Anforderungen und die örtlichen Voraussetzungen.

In jedem Fall aber wird die Straßenbeleuchtung zunehmend „intelligent“. Zumindest kann Licht intelligent gesteuert werden. Mit dieser Intelligenz geht gleichzeitig eine zunehmende Vernetzung einher, denn die Leuchten müssen mit ihren Sensoren und auch untereinander Informationen austauschen. Neueste Systeme nutzen sogar vorhandene Verkehrsdaten (z. B. von Ampeln, Induktionsschleifen, Verkehrskameras), um die Lichtintensität dem tatsächlichen Verkehrsaufkommen anzupassen. Zusätzliche Sensoren müssen hier also gar nicht angeschafft werden.

Der Begriff „intelligente“ Straßenbeleuchtung lässt sich aber noch deutlich weiter fassen. Bisher nur auf die Funktion der reinen Beleuchtung bezogen, erhält der Begriff im Zusammenhang mit der Digitalisierung oder einer Smart City noch eine weitaus größere Bedeutung.

Vorhanden in jeder Stadt, praktisch an jeder Ecke, mit Masten, die hohl sind, mit Strom versorgt (zumindest in der Nacht) – welche Infrastruktur würde sich besser dazu eignen, neue Technologien und Mehrwerte in den öffentlichen Raum zu bringen?

Sogar das Deutsche Institut für Normung (DIN) hat 2017 mit der DIN SPEC 91347 einen weltweit ersten Standard für multifunktionale Lichtmaste geschaffen, und die Europäische Innovationspartnerschaft „Smart Cities And Communities“ hat sich der Vision von einer Million sogenannter Humble Lampposts verschrieben. Frei übersetzt heißt Humble Lamppost „der bescheidene Lichtmast“. Bescheiden deshalb, weil der Lichtmast bisher unscheinbar herumstand und „nur“ eine Aufgabe hatte: nämlich die Straßenleuchte zu tragen.

Das bescheidene Dasein hat nun sein Ende gefunden. Ladestationen für Elektrofahrzeuge, WLAN, Sicherheitssysteme, Verkehrs- und Luftqualitätsmessungen, Unterstützung autonom fahrender Fahrzeuge und vieles mehr wird die Straßenbeleuchtung künftig ihrer Umgebung bieten und damit kostbaren Mehrwert schaffen. Natürlich wird dabei die Leuchte ein Kernelement bleiben.

Sensoren steuern die Lichtstärke

Ein Beispiel aus der Praxis ist die australische Stadt Cairns. Dort wurde in einem Naturpark die Beleuchtung neu gestaltet. Um Lichtverschmutzung zu vermeiden, kommen Leuchten zum Einsatz, die über Sensoren gesteuert werden und nur dann ihre volle Leistung entfalten, wenn sich in dem entsprechenden Bereich tatsächlich Menschen bewegen. Aber nicht nur das. Die eingesetzten Lichtmaste verfügen über ein Notrufmodul, mit dem sich Hilfesuchende direkt mit der Rettungszentrale in Verbindung setzen können. Darüber hinaus wurde die Ausrüstung für den öffentlichen WLAN-Zugang ebenfalls in die Lichtmaste integriert und Umweltsensoren erfassen wichtige Parameter zur Luftqualität und Umgebung.

So gelang es Cairns, in seinem Stadtpark ein sicheres Umfeld zu schaffen, in dem sich die Besucher wohl fühlen und attraktive Services genießen können. All das ohne schwerwiegende Eingriffe in die Natur oder die Versorgungsinfrastruktur (z. B. für zusätzliche Stromanschlüsse). Der Aufwand und die Kosten verringern sich immens, wenn ohnehin vorhandene Elemente für neue oder zusätzliche Technologien genutzt werden können.

Genau das macht sich auch der Stadtstaat Singapur zunutze. Dort werden in den nächsten vier Jahren 20.000 Lichtmaste mit modular gestalteten Umweltsensoren ausgerüstet, um ein flächendeckendes Bild der Luftqualität zu generieren, daraus geeignete Maßnahmen abzuleiten und deren Erfolg zu messen.

Aber auch in Deutschland werden neue Technologien bereits mit der Straßenbeleuchtung verknüpft. Die Digitalstadt Darmstadt setzt beim Aufbau ihres Umweltsensornetzwerkes ebenfalls auf die öffentliche Lichtanlage. Im hessischen Bad Hersfeld dient die Straßenbeleuchtung bereits dazu, die Parksituation zu erfassen und Lärmpegel sowie Umweltwerte zu messen. Und auch in Langenfeld (Nordrhein-Westfalen) wird gerade ein Freizeitpark komplett mit multifunktionalen Lichtstelen modernisiert, um dort die Aufenthaltsqualität und das Sicherheitsgefühl zu erhöhen.

Lichtmaste werden damit zu sinnvollen Mehrwertdienstleistern und zu Zentralen der städtischen Digitalisierung. Die Tatsache, dass Straßenbeleuchtungsnetze tagsüber meist ausgeschaltet sind, hemmt diese Entwicklung übrigens nicht. Die Stromversorgung kann über speziell entwickelte Speicherlösungen unterbrechungsfrei gewährleistet werden! Der digitalen Transformation der Straßenbeleuchtung steht praktisch nichts im Wege.

Matthias Weis

Der Autor
Matthias Weis ist Geschäftsführer des Unternehmens Urban Lighting Innovations (Berlin/Darmstadt), das Lösungen im Bereich integrierter Infrastrukturen entwickelt