Energiesparen: Fachlicher Hintergrund

Energiesparen durch LED

Ein sich wiederholendes Spielmotiv ist das Ersetzen von herkömmlichen Glühlampen durch verbraucherärmere LED (light-emitting diode‚ lichtemittierende Diode). Dabei wird der Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung und Wärmeentwicklung thematisiert. Bei herkömmlichen Glühlampen gehen gerade einmal 5 % der Leistung in die Beleuchtung, der Rest wird als Abwärme an die Umwelt abgegeben. Bei einer LED wird immer noch ein Großteil der Leistung in Wärme umgesetzt, wesentlich ist jedoch, dass die Lichtausbeute deutlich höher ist. Unter Lichtausbeute versteht sich hierbei der Lichtstrom pro aufgenommene Leistung. So benötigt beispielsweise eine Glühbirne rund 15 W, um einen Lichtstrom von 100 lm zu erzeugen, während eine LED hierzu nur circa 3 W aufnehmen muss. So lässt sich auch in privaten Haushalten sehr einfach der Energiebedarf reduzieren. Eine exakte Gegenüberstellung der konkreten Werte ist nur schwer möglich, da die Werte von verschiedenen Faktoren wie der Lampenform, dem Abstrahlwinkel sowie dem Hersteller abhängig sind. Grobe Werte bietet die folgende Tabelle:

Leistungsaufnahme  in Watt (W) von
Halogenlampe LED Glühbirne
200-300 20 2-5 15-25
400-500 30 6-8 40
600-1100 40-50 9-12 60
13-14 75
18-19 100

(Daten angelehnt an grünspar.de/blog)

Ausgewählte Vor- und Nachteile von LED-Leuchtmitteln sind:

Vorteile Nachteile
  • Sofort hell
  • Hohe Lebensdauer (unempf. Gegen Ein- und Ausschalten)
  • Hohe Lichtausbeute
  • Dimmbar
  • Ohne Quecksilber
  • Relativ bruchsicher
  • Geringe Stromkosten/Leistungsaufnahme
  • Hohe Anschaffungskosten
  • Schwieriger Einsatz bei hohen Umgebungstemperaturen

Darüber hinaus werden im Spiel Serena Supergreen auch Themen wie Lichtstärke – Lumen und Farbtemperatur – Kelvin integriert. So kommen im Spiel LED mit warm-weißen Licht zum Einsatz, welches dem Vorurteil entgegentritt, dass LED ein unangenehm kalt-weißes Licht erzeugen. Weitere Informationen zu spielrelevanten Leuchtmittelarten und technischen Begriffen zum Thema Licht sind im Begleitmaterial Beleuchtung zu finden.

Energiebedarf bei der Warmwassererzeugung

Eine der Kernaussagen, die das Spiel vermitteln soll, lautet: Warmwassererzeugung benötigt viel Energie! In einem privaten Haushalt werden durchschnittlich 14,4 % des jährlichen Energiebedarfs für die Aufbereitung von Warmwasser verwendet (Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie)

Thematisiert wird der Energiebedarf der Wassererwärmung dadurch, dass im Spiel Serena Supergreen die Erwärmung von Warmwasser über den Warmwasserspeicher oder das Kochen eines Tees mit einem Wasserkocher aufgrund der hohen Leistungsaufnahme nur eingeschränkt oder gar nicht möglich ist. Stattdessen wird die alternative Möglichkeit aufgezeigt, Wasser direkt mittels Sonneneinstrahlung (schwarzer Warmwasserbehälter bzw. Solarkocher) zu erwärmen.

Die schwarze Tonne als Warmwasserbehälter auf dem Dach ließe sich in der Realität durch Solarthermie-Anlagen realisieren. Diese haben ein ähnliches Aussehen wie Photovoltaik-Anlagen, allerdings befinden sich keine Solarzellen auf dem Dach sondern Solarkollektoren.

Bei einem Solarkocher werden die Sonnenstrahlen mit Hilfe eines      Parabolspiegels in einem Brennpunkt konzentriert, so dass an dieser Stelle hohe Temperaturen entstehen. Der Spiegel kann aus verschiedenen Materialien gefertigt sein, üblich ist poliertes Aluminiumblech, verspiegelte Folie oder metallkaschierter Karton. Befindet sich beispielsweise ein Topf in diesem Brennpunkt, kann darin gekocht werden.

In beiden Fällen sind die zu erwärmenden Flächen, auf die die Sonne auftrifft (Solarkollektor bzw. Topf in dem gekocht werden soll), idealerweise in dunklen Farben gehalten, da sich dunkle Flächen bei Sonneneinstrahlung schneller als hellere Flächen erhitzen.

Inselversorgung einer PV-Anlage: Nutzen von Energiesparpotentialen

Im späteren Spielverlauf, im Quest Insel, wird das Thema Energieeinsparung an einem Beispiel konkret umgesetzt: Nach Instantsetzen der PV-Anlage hat das Haus auf der Insel wieder eine intakte Stromversorgung mit einer maximalen Leistung von 1250 Watt. Verschiedene Geräte im Haus können zum Einsatz kommen und dazu ans Stromnetz angeschlossen werden:

drei Glühlampen (je 80 Watt = 240 Watt) versus drei LED (je 2,5 Watt = 7,5 Watt)

eine LED im Werkzeugraum (2,5 Watt)

ein Deckenventilator (50 Watt)

ein Wasserkocher (2000 Watt)

ein Radio (80 Watt)

ein Akku-Winkelschleifer und ein Akku-Schrauber, die im ToolRoom am Ladegerät hängen (2×60 Watt = 120 W)

ein Warmwasserspeicher (800 Watt)

ein Wasserbehälter auf dem Dach, in dem durch Sonnenenergie Warmwasser erzeugt wird – um dieses zu nutzen, wird eine Pumpe benötigt (270 Watt)

Ziel ist es, die Akkus der Werkzeuge zu laden und der verletzen Freundin (Myra reagierte auf einen Bienenstich allergisch und schont sich nun im Haus) andere Annehmlichkeiten, wie z.B.  einen Tee zu kochen, Warmwasser zum Duschen zu haben, das Licht zu verwenden zu ermöglichen. Nur das Einsparen von Energie bietet die Chance, alle gewünschten Annehmlichkeiten umzusetzen, da die maximale Leistung der PV-Anlage sonst nicht für alle Anwendungen ausreicht.

Es besteht nun die Möglichkeit die Glühlampen im Haus durch LEDs zu ersetzen (Beleuchtung insgesamt 10 Watt statt 242,5 Watt). Einsparpotential bietet zudem der Verzicht der Nutzung Warmwasserspeichers. Stattdessen kann mittels Pumpe das auf dem Dach von der Sonne, in einem schwarzen Behälter erwärmte Wasser, verwendet werden. Da der Wasserkocher grundsätzlich zu viel Leistung benötigt, ist stattdessen der Solarkocher zu nutzen.

Eine Anzeigetafel zeigt dabei stetig den aktuellen Verbrauch im Haus. Zusätzlich gibt die Freundin Kiki ein Feedback zum Verbrauch der jeweils zugeschalteten Verbraucher. Mit ansteigendem Verrauch weißt sie zudem darauf hin, sich auch nach Alternativen umzuschauen. Übersteigt der Verbrauch (Consumption) die erzeugte Leistung (Power), löst die Sicherung aus.

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