LED-Leuchten energie- und ressourceneffizienter machen: Das war das Ziel des Projektteams von SUMATRA. Um die sparsamen Leuchten in Büros, Industriegebäuden und Geschäften zu optimieren, führten die Partner Ökobilanzierungen durch und untersuchten die Recycling-Prozesse. Das Ergebnis ist ein Leuchten-Prototyp, der effizienter sowie besser reparier- und recycelbar ist.

LED-Beleuchtung hat gegenüber klassischen Leuchtstofflampen eine hohe Energieeffizienz. Dadurch benötigt sie weniger Strom und verursacht weniger CO₂-Emissionen. In dem Verbundvorhaben unter Federführung des Unternehmens Trilux ging das Team noch einen Schritt weiter und analysierte auch die Ressourceneffizienz des LED-Materials. So arbeiteten die Fachleute daran, den Ressourceneinsatz zu verringern – beispielsweise durch optimierte Produktdesigns oder verbessertes Recycling. Dabei standen zwei Analysen im Fokus: Erstens maß das Team den Einfluss des Produkts über seinen gesamten Lebenszyklus auf die Umwelt – Schwerpunkte lagen auf dem Treibhausgaspotenzial und dem Ressourcenverbrauch. Zweitens untersuchten die Forschenden den Recycling-Prozess.

Besonders herausfordernd war in dem Kontext, ein Produktdesign von Ökobilanzen abzuleiten, da diese nicht immer intuitiv verständlich sind. Das bedeutet, dass Ideen, die aus Sicht des Teams vom Bauchgefühl her nachhaltiger als der bisherige Stand der Technik wirken, eine negative Ökobilanz haben können. So sollte zum Beispiel das erste Beleuchtungssystem LED-Leuchten enthalten, die mit einer zentralen Gleichspannungsversorgung betrieben werden. Das sollte Umwandlungsverluste minimieren, Material für viele kleine Umwandlungsstufen einsparen und die LED-Module sollten einfacher austauschbar sein. In der genauen Betrachtung zeigte sich jedoch, dass gestiegene Leitungsverluste alle Energieeinsparungen zunichtemachten und nicht viel Material hätte eingespart werden können. Somit mussten die Forschenden das erste Konzept verwerfen. Eine weitere Herausforderung waren Zielkonflikte: Nicht alle Wirkungskategorien einer Ökobilanz können gleichzeitig minimiert werden. Im Fall von SUMATRA standen Energie- und Materialverbrauch miteinander in Konflikt.

Entwickelter Prototyp beeinträchtigt die Umwelt in geringerem Maß

Trotz all dem konnte das Forschungsteam einen Leuchten-Prototyp entwickeln, der nachweislich geringere Umweltwirkungen als die Referenz-Leuchte hatte. Dafür überarbeiteten die Fachleute die „Light-Engine“ (LED-System bestehend aus Vorschaltelektronik und LED-Modulen). So konnten sie Verlustleistungen minimieren, Material einsparen und die Langlebigkeit erhöhen. Zudem sind die Komponenten des Prototyps einfacher tauschbar oder können für eine separate Entsorgung getrennt werden.

Zu den wichtigsten Ergebnissen des Verbundvorhabens gehört ein umfangreicher und detaillierter Überblick über die Umweltwirkungen von LED-Leuchten. Dieser liefert viele Ansatzpunkte, wie zukünftig Leuchten nachhaltiger gestaltet werden können. Außerdem haben die Projektpartner einen guten Überblick über das heute übliche Recycling von Leuchten mit all seinen aktuellen Schwierigkeiten gewonnen. Bei diesem Prozess gibt es laut der Expertinnen und Experten Verbesserungspotenziale. Das gilt auch für die recyclinggerechte Gestaltung von Leuchten.

© LIGHTFIELD STUDIOS – stock.adobe.com

Nach Angaben von Trilux entwickelt das Unternehmen moderne, nachhaltige und zukunftsfähige Lichtlösungen, die auf die Bedürfnisse der Mitarbeiter eingehen und das Wohlbefinden im Büro erhöhen (Symbolbild). © LIGHTFIELD STUDIOS – stock.adobe.com | Nach Angaben von Trilux entwickelt das Unternehmen moderne, nachhaltige und zukunftsfähige Lichtlösungen, die auf die Bedürfnisse der Mitarbeiter eingehen und das Wohlbefinden im Büro erhöhen (Symbolbild).

Die erarbeiteten Ökobilanzdatensätze können nun den Industriepartnern (Trilux, Inventronics) als Grundlage dienen, um ihre Produkte zu verbessern. Außerdem werden die Informationen vom Fraunhofer IZM wissenschaftlich genutzt und weiterentwickelt werden. Offene Fragen gibt es nach Angaben des Projektteams vor allem bei Recycling und Wiederverwendung von Leuchten-Komponenten und -Materialien. Hier zeichne sich ab, dass insbesondere wirtschaftliche Hindernisse aus dem Weg geräumt werden müssten: Kunststoff-Teile aus der Leuchte würden nur recycelt, wenn die Leuchte manuell zerlegt werden würde. Da dies aber teurer ist als die möglichen Erlöse, wird die Leuchte bislang geschreddert.

Erkenntnisse setzen neue Maßstäbe für nachhaltige LED-Leuchten

Die entwickelten Vorteile des Leuchten-Prototyps sollen künftig serienmäßig in Trilux-Leuchten eingesetzt werden. Durch Verbesserungen im sogenannten Vorschaltgerät konnten nämlich Verlustleistungen minimiert werden. Zwar ist derjenige, der die Leuchte kauft, nicht unbedingt derjenige, der hinterher auch die Energierechnung zahlt. Daher werden teilweise Entscheidungen getroffen, die in Summe nicht die günstigste Lösung darstellen. Jürgen Schwarz von Inventronics ist jedoch sicher: „Auch, wenn erstmal der Mehraufwand die Kosten treibt, rechnen sich viele Effizienzverbesserungen über die Lebensdauer meist ganz locker.“

Darüber hinaus soll das gesammelte Wissen aufbereitet und mit anderen Fachleuten diskutiert werden. Dazu sagt Horst Rudolph (Director Research and Lighting Technology bei Trilux): „Verantwortungsvoll mit Licht umzugehen, bedeutet weit mehr als nur Energie einzusparen. Wie wir darüber hinaus immer knapper werdende Ressourcen und die Umwelt schonen können, haben wir in diesem Forschungsprojekt erarbeitet. Die Erkenntnisse teilen wir mit unseren Kunden und der Lichtindustrie in Deutschland und Europa.“

In dem Rahmen haben die Projektpartner bereits Vorträge auf Tagungen und Symposien gehalten. „Ich habe mir das Ziel gesetzt, die Ergebnisse aktiv zu kommunizieren“, sagt Projektleiter Dr. Sebastian Knoche von Trilux und ergänzt: „Dazu gehören fundierte Beiträge zu der Diskussion, was überhaupt „Nachhaltige Beleuchtung“ bedeutet, was die relevanten Umweltwirkungen sind und wo die großen Verbesserungspotenziale liegen.“ Mit der Ergebnis-Kommunikation möchte das Forschungsteam das Bewusstsein in der Branche stärken – für messbare Schritte in Richtung mehr Nachhaltigkeit. (kkl)