Produkt: Professional System 07/2019 Digital
Professional System 07/2019 Digital
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Licht & Medientechnik: Nachhaltigkeit

Erneuerbare Energien für AV

Wie plant man Licht- und Medieninstallation nachhaltig? Und was kann man in puncto Nachhaltigkeit und Umweltschutz für das eigene Unternehmen tun? Der Lichtplaner Antonius Quodt berichtet aus der eigenen Erfahrung.

Esprit Medienfassade auf der Zeil in Frankfurt am Main
Esprit Medienfassade auf der Zeil in Frankfurt am Main (Bild: Frank Alexander Rümmele /Esprit)

Inhalt dieses Nachhaltigkeitsartikels:

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Das Coronavirus hat zu extremen wirtschaftlichen Verwerfungen geführt. Glaubt man jedoch renommierten Klimawissenschaftlern, wird – wenn wir unser Verhalten nicht ändern – die Klimakrise in circa neun Jahren weitaus unerträglichere Szenarien bescheren.

Es kann daher nicht schaden, wenn auch wir in der Lichtbranche gewohnte Prozesse und Abläufe – nicht nur im Marketing, sondern bei der realen Umsetzung von Projekten – auf die Möglichkeiten des Einsatzes Erneuerbarer Energien prüfen.

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Blick über den Tellerrand der Lichttechnik

Grundsätzlich lässt sich von der Position der Lichtplanung aus gegenüber der „Generation Fridays for Future“ bereits ganz gut argumentieren: Allein wegen des enormen Effizienzgewinns der LED-Technik konnte der Energiebedarf von Leuchtmitteln in den letzten Jahren deutlich reduziert werden. Mit kreativen Ideen sowie der Nutzung bereits existenter technischer Möglichkeiten ließen sich aber weitaus mehr energetisch wirksame (und für die Öffentlichkeitsarbeit nutzbare) Projekte umsetzen. Je nach Tätigkeitsbereich besteht gar eine gewisse Notwendigkeit, das eigene Handeln auf Zukunftsfähigkeit zu prüfen.

Unsere Energiekonzerne – oder aktuell: die deutsche Automobilindustrie – verdeutlichen anschaulich, welche wirtschaftlichen Konsequenzen ein eher ignorantes bzw. blockierendes Verhalten nach sich ziehen kann. In unserem Unternehmen LightLife stellten wir uns diese Fragen mit dem Umzug in ein neues Firmengebäude im Jahr 2012. Als spezialisierter Dienstleister für mediale Sonderlösungen im Bereich Kunst und Architektur bewegen wir uns oft in Bereichen, wo das Licht statt der üblichen, reinen Notwendigkeit einer Helligkeitserzeugung eher den Charakter einer künstlerischen oder publikumswirksamen Inszenierung beinhaltet.

Bei Installationen, wie zum Beispiel der Esprit-Medienfassade auf der Frankfurter Zeil, könnten die Menschen mit zunehmendem Umweltbewusstsein gar zu dem Schluss gelangen, dass solche Realisationen überflüssig bzw. die reinste Energieverschwendung seien. Würde man es aber schaffen, sämtliche Installationen „Selbstversorgend durch Sonneneinstrahlung“ auszuführen, wäre dies ein Garant für eine, zumindest aus energetischer Sicht, entspannte Zukunft.

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Welchen energetischen Beitrag kann eine Solaranlage leisten?

Was eine Photovoltaikanlage leistet bzw. welche Menge elektrischer Energie zu welchen Zeiträumen erzeugt werden kann, darüber herrschten anfänglich – und je nach Anbieter – noch sehr unterschiedliche Auffassungen. Im Wesentlichen lässt sich festhalten, dass der Standort einer Solaranlage ein wichtiger Faktor ist. In NRW ist man im Jahresdurchschnitt mit nur 1.560 Sonnenstunden gesegnet, wohingegen die Bayern sich über 1.720 sonnige Stunden freuen dürfen. Weitere Faktoren sind die Ausrichtung der Anlage, die zur Verfügung stehende Dachfläche, der tägliche Bedarf an elektrischer Energie und letztlich, ob die erzeugte Energie selbst genutzt werden kann oder zu derzeit bedeutungslosen Einspeisevergütungen in das öffentliche Stromnetz geleitet werden muss.

Photovoltaikanlage Dach Lightlife
Photovoltaikanlage auf dem Dach der Firma Lightlife (Bild: Lightlife)

Um Gewissheit zu erlangen, ob und wie sich mit Solaranlagen zukünftig Medienfassaden versorgen lassen, entschieden wir uns bei Lightlife, sämtliche zur Verfügung stehenden Komponenten zu installieren, diese ausführlich und im Detail zu testen. Das Flachdach unseres Firmengebäudes bestückten wir mit einer Photovoltaikanlage von 29,75 kWp (Kilowatt Peak); ein 5-Kilowattstunden-Energiespeicher wurde im Keller positioniert sowie mit einem smart fortwo electric drive ein erstes Elektroauto angeschafft. Parallel bauten wir eine komplette Messreihe auf, welche sämtliche Erträge und Verbräuche täglich während der nun letzten sieben Jahre erfasste.

Lightlife bezog in der Umbau- und Einzugsphase seiner Räumlichkeiten die komplette elektrische Energie ausschließlich vom örtlichen Kölner Energieversorger Rhein-Energie. Im August 2013 konnte die Photovoltaikanlage in Betrieb genommen werden. Es folgte ein Wechsel zum Anbieter Maingau Energie, der uns seither in den sonnenarmen Wintermonaten mit bezahlbarem, sauberem Biostrom versorgt.

Lightlife Grafik Energiebilanz 2012 bis 2019
Energiebilanz 2012 bis 2019 (Bild: Lightlife)
Lightlife Grafik tromerzeugung der Photovoltaikanlage
Stromerzeugung der Photovoltaikanlage des Lightlife-Firmengebäudes (Bild: Lightlife)

Bereits im Jahr 2014 überstieg der Anteil des selbst erzeugten Stromes mit 24.432 kWh (grün), den jährlichen Eigenbedarf von 17.960 kWh (rot). Der Bezug vom Energieversorger reduzierte sich um 48,04 % von 18.565 (blau) im Vorjahr, auf nur noch 9.645 kWh im Jahr 2014. Direkt genutzt werden konnten 8.315 kWh (gelb), statt diese Energie für ca. 13 Cent ins das öffentliche Netz einzuspeisen. Im Februar 2019 erweiterte Lightlife mit einem Tesla Model 3 den elektrischen Fuhrpark, was den gestiegenen Strombedarf in der Darstellung sichtbar werden lässt.

Die Dachfläche des Unternehmens wurde mit 96 Modulen in Ost-West-Ausrichtung bestückt, was einer Gesamtfläche von 195 Quadratmetern Solarmodulen entspricht. Der Ertrag aus dieser Dachfläche beträgt jährlich (Erfassungszeitraum 2012 – 2019) durchschnittlich 24,2 Megawattstunden bzw. 24.235 kWh, woraus sich ein jahresdurchschnittlicher Ertrag von 124 kWh/m² errechnet. Dieser Wert variiert je nach Jahreszeit deutlich. So gewinnt man im Monat Juli durchschnittlich 19,38 kWh/m², während der dunkle Dezember gerade einmal auf 1,51 kWh/m² kommt. Angepasst auf den Energiebedarf im Firmengebäude, erzeugte die Dachanlage von 2014 bis 2019 durchschnittlich 39,28 % mehr elektrische Energie als benötigt.

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Lichtkunst und Nachhaltigkeit: Otto Piene am Landesmuseum Münster

Die „Silberne Frequenz“ ist die letzte zu Lebzeiten realisierte Lichtkunst-Arbeit von Otto Piene, einem Pionier der Multimedia-Kunst, am Neubau des „LWL Museum für Kunst und Kultur“ in Münster. Sie verdeutlicht erneut, wie rasant die technische Entwicklung im letzten Jahrzehnt fortgeschritten ist. Die Ursprungsinstallation am damaligen Neubau des „Westfälischen Landesmuseums“, montiert im Jahre 1972, umfasste 639 Aluminiumkugeln – jede davon beinhaltete eine 100-Watt-Glühlampe mit E27-Fassung. Für den Neubau des LWL in der Innenstadt konzipierte er dann seine zeitgemäße „Silberne Frequenz“ mit nun 420 Edelstahlkugeln.

420 Edelstahlkugeln Landesmuseum Münster
Die Lichtfassade „Silberne Frequenz“ besteht aus derzeit 420 Edelstahlkugeln. Jede beherbergt LED-Technik, einzeln regelbar über eine RDM-Steuerelektronik. (Bild: Stefan Schopmeyer)
420 Edelstahlkugel Landesmuseum Münster(Bild: Stefan Schopmeyer)

Das Innenleben jeder Kugel beherbergt jetzt LED-Technik, einzeln regelbar über eine RDM-Steuerelektronik. Anstelle einer Leistungsaufnahme von 63.900 Watt je Stunde bei komplett aktivem Fassadenkunstwerk in den 70er-Jahren sind heute nur noch 4.464 Wh erforderlich, um die Arbeit in voller Leuchtpracht der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Umgerechnet auf die nun 420 Kugeln, errechnet sich eine Reduktion des Energiebedarfs um 89,37 % inklusive der kompletten Steuerelektronik, nur durch den Einsatz heutiger LED-Technik. Je Kugel werden bei 100 % Lichtleistung 10,63 Watt beansprucht, im abgedimmtem Zustand noch 2,33 Watt für die permanent aktive Regelelektronik. Statt geräuschvoller Leistungsschütze, die seinerzeit komplette Zeilen und Reihen der „Silbernen Frequenz“ ein- und ausgeschaltet haben, ist jetzt jede einzelne Kugel separat ansteuerbar sowie von 0 bis 100 % regelbar – eine Funktionalität, die Otto Piene sichtbar begeisterte.

Ermutigt durch einen ARD-Beitrag im Oktober 2012 anlässlich einer Retrospektive von Otto Pienes Arbeiten in der Berliner Nationalgalerie, in dem Piene über die Wirkung des Lichts sprach, sendeten wir das Thema als Anfrage via eMail an sein Bostoner Atelier. Es dauerte keine zwei Stunden, bis er sich für den Vorschlag begeisterte, die Silberne Frequenz ausschließlich mit Photovoltaik zu betreiben.

Diese Idee wurde von den Verantwortlichen vor Ort verhalten aufgenommen, nicht nur wegen der zusätzlich anfallenden Kosten. Von Seiten des Landschaftsverbandes argumentierte man, dass man den Strom ohnehin besonders günstig beziehen würde und sich das Vorhaben aus diesem Grunde finanziell keinesfalls rechne. Aus Perspektive der planenden Architekten handelte es sich bei der Dachfläche des Landesmuseums um die fünfte Fassadenseite.

Mit dem Tod Otto Pienes in 2014 knapp zwei Monate vor der Fertigstellung der Neuinstallation, erledigte sich letztlich das Vorhaben, die „Silberne Frequenz“ ausschließlich mit der Kraft der Sonne zu betreiben. Dennoch ist diese Arbeit ein anschauliches Beispiel für die Berechnung der erforderlichen Photovoltaikanlage bzw. der erforderlichen Kapazität des Energiespeichers zum autarken Betrieb des Kunstwerks.

NEDAP-Powerrouter Lightlife
Der NEDAP-Powerrouter bei Lightlife (Bild: Lightlife)

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Sonnenstrom einfach speichern

Ein Energiespeicher ist bei Licht- und Medieninstallationen zwangsläufig erforderlich, wenn diese autark betrieben werden sollen. Schließlich scheint bei Dunkelheit, also wenn das jeweilige Lichtkunstwerk zur Geltung kommt, die Sonne nicht mehr. Verfügt die Lichtkunst über eine reguläre Netzanbindung, kann man, nüchtern betrachtet, auf einen Batteriespeicher verzichten, wenn die dazugehörige Solaranlage entsprechend dimensioniert wurde.

Grob betrachtet nimmt ein Energiespeicher die täglich entstehende und über den Eigenbedarf produzierte Energie auf. Aus diesem Grunde erscheint eine Solaranlage auf Privathäusern nicht immer sinnvoll, insbesondere dann, wenn sämtliche Bewohner tagsüber einer Tätigkeit außerhalb ihres Zuhauses nachgehen, so dass das Gebäude leersteht und der Energiebedarf nahezu null ist. Bei gewerblich genutzten Räumen, etwa Planungsbüros oder Ladengeschäften oder auch Ausstellungshallen, ergibt sich fast immer eine positive Bilanz. Dort beginnt der Arbeitstag bei Sonnenaufgang. Am Abend, wenn die Sonne untergeht, verlassen die Menschen die Büros, Verkaufsflächen, Ausstellungsbereiche etc. An solchen Orten wird der durch die Sonne erzeugte Strom direkt „verbraucht“. Die Werte des direkt nutzbaren Stroms liegen zwischen 12 % im Winter und 77 % im Sommer. Überschüsse kommen in den Energiespeicher bzw. werden eingespeist – vermutlich mit ein Grund, weswegen große Discounter und schwedische Möbelhäuser fast flächendeckend mit Photovoltaikanlagen ausgerüstet sind. Neben einem Imagegewinn lassen sich auch die Betriebskosten erheblich reduzieren.

Bei Lightlife zum Beispiel leistete im Keller ein NEDAP-Powerrouter (5 kWh) seine Dienste. Wenn nach Büroschluss niemand mehr im Betrieb ist, gibt es zwar noch Geräte, die auch nachts nach elektrischer Energie verlangen, etwa der Server, die Alarmanlage nebst Überwachungskameras, Telefonanlage, Kühlschranke usw. Die Versorgung all dieser Geräte lässt sich aber in der Regel mühelos über den Energiespeicher lösen, der trotz seiner geringen Kapazität von 5 Kilowattstunden morgens nicht einmal leer ist.

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Otto Piene „erneuern“ und „aufladen“

Was ist nun erforderlich, um ein Licht- oder Medienkunstwerk an einem Gebäude mit erneuerbaren Energien zu speisen? Dies soll am Beispiel der Silbernen Frequenz im Folgenden theoretisch aufgezeigt werden: Wie bereits erläutert, beläuft sich die Leistungsaufnahme der Arbeit „Silberne Frequenz“ bei Vollauslastung auf 4.464 Watt/Stunde. Unter Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors von 0,35 errechnet sich eine Leistungsaufnahme von noch 1.562 Watt je Betriebsstunde. Mit einer im Jahresdurchschnitt angenommen Betriebsdauer von täglich vier Stunden ergibt sich ein Tagesbedarf von 6,25 kWh bzw. ein Jahresbedarf an elektrischer Energie vom 22.281 Kilowattstunden.

Im direkten Vergleich mit der Fläche und dem Ertrag des Kölner Daches wären in Münster somit exakt 11,7 m² Solarfläche nötig gewesen, um die komplette Arbeit energieneutral bzw. rechnerisch „selbstversorgend“ in Betrieb zu nehmen. Perfektionieren ließe sich das Projekt dann noch mit einem entsprechend dimensionierten Energiespeicher für die Abendstunden.

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Elektromobilität

Zukünftig wird man sehr wahrscheinlich das Elektroauto vor der Tür als Batteriespeicher (V2G, Vehicle-to-Grid) nutzen. Sozusagen ein fahrbarer Energiespeicher mit einer Kapazität von 75 kWh statt 5 kWh. Die Befürchtungen der Öffentlichkeit vor der Nutzung von Elektroautos sind heute noch von Fehl- oder Nichtinformationen geprägt, ähnlich wie dies vor Jahren bei Solaranlagen zu beobachten war. Der rein elektrische Fuhrpark bei Lightlife hat aktuell die Marke von gefahrenen 190.000 Kilometern überschritten. Die Wartungskosten für den Smart electric drive (sieben Jahre, 109.977 km) für drei Luftfilter und einen defekten Bremszylinder vorne links sind aus kaufmännischer Perspektive ein Witz. Selbst Bremsbeläge mussten noch nie erneuert werden.

elektrischer Fuhrpark von Lightlife mit Smart und Tesla Model 3
Der elektrische Fuhrpark von Lightlife mit Smart und Tesla Model 3 (Bild: Lightlife)

Das Tesla Model 3 (23 Monate, 81.148 km) ist bisher im direkten Vergleich mit dem ehemaligen 1er-BMW nicht nur hinsichtlich der Wartungskosten ein Glücksfall. Auch die hohe Kostenersparnis (jährlich ca. 3.600,– Euro) für Diesel-Treibstoffe sind bei einer durchschnittlichen Nutzungsdauer von sechs Jahren ein entscheidender Faktor. Das oft zitierte Reichweitenproblem erwies sich beim Tesla als nicht existent, was unter anderem dem gut ausgebauten sowie leistungsfähigen Tesla-Ladesäulennetz zu verdanken ist.

Für den Alltagsbetrieb mit kürzeren Fahrstrecken ist inzwischen jedes Elektroauto komfortabel nutzbar. Weiterhin gibt es nichts Praktischeres, als die eigene Tankstelle vor der Tür zu haben. Dies könnte zugleich das Problem lösen, wie jemand, der in einer innerstädtischen Mietwohnung ohne eigenen Parkplatz wohnt, sein Auto aufladen soll: Am einfachsten beim Arbeitgeber, wo dieses Auto in der Regel täglich bis zu neun Stunden auf dem Firmenparkplatz abgestellt ist.

Das Potential ist nicht nur im Industriegebiet von Lightlife gewaltig, wie in Satellitenbildern ersichtlich wird. Die Aufnahmen zeigen das Dach der Firma Lightlife (rot) und die Dächer einiger Nachbarn, die ebenfalls über eine Solaranlage verfügen. Der überwiegende Teil der Dachflächen dient bisher lediglich dazu, Regenwasser in Rohre zu leiten. (Bild: Lightlife)
(Bild: Lightlife)

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Antonius Quodt

Antonius Quodt ist geprüfter Beleuchtungsmeister und zeichnete zunächst für diverse Beleuchtungskonzepte bei Tournee- und Konzertproduktionen für Künstler wie André Heller, José Cura oder Mario Adorf verantwortlich. 1996 verlagerte er seine Tätigkeiten in den Fachbereich der Architekturinszenierung, wo er als kreativer Kopf und Geschäftsführer der LightLife Gesellschaft für audiovisuelle Erlebnisse mbH mediale Sonderlösungen im Bereich Kunst und Architektur realisiert.

Antonius Quodt(Bild: Jennifer Fey)

www.lightlife.de

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