Daten dank Leuchtmitteln - Wie aus Gebäuden Smart Buildings werden.

Können Beleuchtungssysteme  beim Planen des Reinigungspersonals helfen oder ganze  Sicherheitssysteme substituieren? Dies kann durch Sensorik, künstliche Intelligenz und Automatisierung ermöglicht werden. Es werden immer intelligentere Beleuchtungslösungen entwickelt und Themen wie Datenauswertung bestimmen den Markt: Leuchtmittelhersteller werden immer mehr auch zu Technologie- und Serviceanbietern.

Nur wenige Branchen entwickeln sich so dynamisch und vielfältig wie die Lichtbranche. So sind die Zeiten, in denen Leuchtmittel nur Licht spendeten,  längst vorbei. Auch was vor nicht allzu langer Zeit noch als „Smart Lighting“ galt, wie kabellose Beleuchtung oder Systeme mit Bewegungssensoren, ist überholt – denn wirklich smart ist das nicht. Denn zentrale Systeme mit Bewegungsmeldern können das Licht nur sehr träge steuern: Wenn die Ausschaltzeit zum Beispiel rund zehn Minuten beträgt und alle zehn Minuten jemand den Raum betritt, besteht eine Dauerbeleuchtung. Dank Sensorik, künstlicher Intelligenz und Vernetzung ist heutzutage deutlich mehr möglich. Durch die Integration von mehreren Sensoren pro Leuchtmittel und der Dezentralisierung ist die Beleuchtung energieeffizienter, sodass die Lichtdauer und -intensität automatisch an den tatsächlichen Bedarf angepasst wird. Dadurch kann durchschnittlich 90 Prozent mehr Energie eingespart werden – ohne eine komplexe Installierung. Die moderne Technologie ermöglicht jedoch nicht nur die Steigerung der Kosten- und Energieeffizienz, sondern auch die Nutzung der gesammelten Sensordaten. Wie diese Daten gesammelt, ausgewertet und für die Betriebsoptimierung verwendet werden können, erfahren Sie in diesem Blog-Artikel.

Dadurch, dass die Beleuchtung im ganzen Gebäude verteilt ist, erhält man flächendeckende und umfassende Daten. Aber wie werden die Daten gesammelt und auch nutzbar?

Um die Daten verwerten zu können, muss das Beleuchtungssystem mit dem Internetzugang verbunden sein. Dafür wird bei den drahtlosen Systemen beispielsweise ein Gateway installiert. Dieses ermöglicht, dass Daten auch ausserhalb des Leuchtennetzwerks empfangen und zur Verarbeitung gesendet werden können. Dank des Internetanschlusses des Gateways können die Daten beispielsweise an die «Cloud» versendet, wodurch sie laufend überwacht und analysiert werden können. Auch kann direkt eine Aktion ausgelöst werden, sodass beim Defekt eines Leuchtmittels beispielsweise direkt eine E-Mail an das Unterhaltspersonal gesendet werden kann. Je mehr Leuchtmittel und Sensoren vernetzt sind, desto mehr Daten werden erfasst und umso mehr Daten können ausgewertet werden.

Damit aus den Daten ein sinnvoller Mehrwert generiert werden kann, können die Daten zunächst einfach visuell betrachtet werden. Dies kann zum Beispiel mittels eines Gateways geschehen. Die erhaltenen Daten können somit je nach Implementierung auf einen Blick einfach ausgewertet werden. Hier ist es für jeden, Experten und auch Laien, möglich, die Daten über verschiedene Zeiträume sinnvoll auszuwerten. Die Dashboards werden oft vom Anbieter selbst zur Verfügung gestellt, sodass der Kunde einfach von den Daten profitieren kann. Einerseits ermöglicht die Datenauswertung einen wichtigen Zusatznutzen für den Besitzer des Beleuchtungssystems, anderseits profitiert auch der Technologiehersteller, der so das eigene Beleuchtungssystem stetig weiterentwickeln kann – wovon am Ende auch die Kunden wieder profitieren und noch mehr Energie und andere Ressourcen sparen können. So wird zum Beispiel eine vorausschauende Wartung sowie ein intelligentes Lichtmanagement ermöglicht.

Die angebotenen Services variieren jedoch je nach Anbieter stark. Zum Beispiel bietet LEDCity aktuell gemeinsam mit dem technischen Partner Silvair unter anderem die folgenden Funktionen an: Zeitplanung, Energie- und Belegungsmonitoring. Dies ist sonst nur mithilfe eines komplexen und aufwendig zu installierenden Systems möglich, worauf dank des intelligenten Plug-and-Play-Beleuchtungssystems verzichtet werden kann. Dank der Zeitplanung kann das Beleuchtungssystem so eingerichtet werden, dass es automatisch vordefinierte Szenen für eine Zone zu einer bestimmten Uhrzeit an ausgewählten Tagen aktiviert. Eine Szene kann eine statische Szene oder ein automatisiertes Szenario wie Anwesenheitserkennung oder Tageslichtnutzung sein. Mithilfe des Energie-Monitorings können Daten über den Stromverbrauch Ihres Beleuchtungssystems in Echtzeit erfasst und dargestellt werden. Das Gateway erlaubt es, die Bewegungen in Ihrem Gebäude zu erfassen und in einer Heatmap in Echtzeit (stündlich) auszuwerten: Wo, wann und wie bewegen sich Personen?

Für die Hersteller von intelligenten Beleuchtungslösungen erweitert sich das Marktpotential, indem sie mehr als den «blossen» Verkauf anbieten können. Durch die wachsenden IoT-Möglichkeiten können weitere Services angeboten werden, um die Beleuchtung noch intelligenter einsetzen zu können und einen Mehrwert für das gesamte Gebäude zu generieren.

Wer mag es nicht, wenn eine kleine Veränderung gleichzeitig mehrere Probleme löst? Und genau das kann dank dieser Technologien und Datenmengen umgesetzt werden. Es gilt also, über den Tellerrand hinauszuschauen, neue Möglichkeiten des „Internet of Things“  (IoT) auszuloten, und Innovationen in die Beleuchtungsbranche zu bringen. Aber wie ist das möglich?

Grundsätzlich bieten die vielen gesammelten Sensordaten die Grundlage für ein flächendeckendes Computer-Aided Facility-Management. So können verschiedenste Prozesse automatisiert und optimiert werden. Auf dem Dashboard ist es je nach Anbieter zum Beispiel möglich, die Raumtemperatur oder den CO₂-Gehalt in der Luft zu analysieren und dadurch die richtigen Massnahmen für die Verbesserung der Luftqualität treffen. Auch kann beispielsweise das Reinigungspersonal besser geplant werden, da der Reinigungsaufwand durch die Personenbewegung erfasst werden kann: In welchen Räumen laufen besonders viele Personen durch, wo muss daher mehr geputzt werden und benutzen vielleicht doch weniger Leute die Treppe als gedacht, sodass sich das Reinigungspersonal gar nicht auf das Treppenhaus konzentrieren sollte? Die Sensoren erkennen, welcher Raum oder welche Arbeitsplätze bereits belegt sind, was wiederum für eine effiziente Nutzung und Planung der Räume in Büros, Schulen, Universitäten oder anderen Gebäuden verwendet werden kann. Man kann sich sogar vorstellen, dass ganze Sicherheitssysteme substituiert werden und somit Personal, Geld und Zeit gespart wird. Die hier genannten Use Cases kratzen nur an der Oberfläche aller denkbaren Szenarien, wo smarte Beleuchtungslösungen den Alltag vereinfachen können – die Zukunft und fortschreitenden Technlogien werden den Horizont noch erweitern.

Angefangen hat LEDCity mit sensorgesteuerten Produkten, die das Licht automatisch lokal an den effektiven Bedarf anpassen und nur dann leuchten, wenn es wirklich notwendig ist. Mittlerweile steigen, mit den Möglichkeiten der Sensorik, auch die Erwartungen: Man will eine umfassende Lösung, welche die Geschäftsprozesse unterstützt. In diesem Fall bedeutet das also, dass Sensoren ihren Zweck nicht erfüllen, wenn sie „nur“ das Licht steuern. Denn es geht noch mehr: Die Sensorik in Kombination mit künstlicher Intelligenz soll genutzt werden, um einen weiteren Mehrwert zu liefern – für die Nutzenden der Räumlichkeiten.

Was dies für das Gebäude bedeuten kann, wird am Beispiel des vernetzten Beleuchtungssystems gezeigt. Während die nicht vernetzten Semi-autonomous Produkte selbstständig entscheiden, wann sie leuchten und wann nicht, kann man nun  Einfluss darauf nehmen – sei es mittels App, Funktaster oder ähnlichem. Für das einfache Lichtmanagement und eine schnelle Auswertung ist das LEDCity-Beleuchtungssystem via App steuerbar, sodass auch komplexe Lichtszenarien eingestellt und je nach Bedarf verwendet werden können. Beispielsweise nutzt der Facility-Management-Anbieter gammaRenax diese Funktion in seinen Schulungsräumen, wie Sie in unserem Projektbericht nachlesen können. Ein Gateway für die Beleuchtungslösung erweitert das Leuchtmittel-Netzwerk um einen Internetzugang und ermöglicht so das Senden und Erhalten der Daten von den LEDCity-Leuchtmitteln, um die Daten dann visualisieren zu können.  Aufgrund der steigenden Verkaufszahlen lässt sich ein Trend erkennen, dass Kunden die Zusatznutzen des Beleuchtungssystems für immer wichtiger erachten.

Mit AXA Investment Managers konnte LEDCity bereits mehrere Projekte umsetzen. Bei einem grösseren Projekt für das Parkhaus Otto & Alex in Chur sind neben halbautonomen Leuchtmittel auch das LEDCity-Beleuchtungssystem Halbautonom+ eingebaut worden. Durch die Umrüstung auf die intelligente Beleuchtungslösung kann der Energieverbrauch um rund 90 Prozent reduziert werden. Die AXA hatte die Gateways für ein detailliertes Energie- und Bewegungsmonitoring installiert. Dadurch konnten die Energieersparnisse verifiziert werden. So können die aktuellen Werte wie Anzahl überwachter Geräte, gesamter Energieverbrauch und durchschnittliche Bewegungsaktivität etc. sofort angezeigt werden.

Ausserdem sind pro Etage noch viele weitere Werte – je nach Bedarf – in übersichtlichen Grafiken dargestellt. Auf welcher Fahrbahn ist der Energieverbrauch am höchsten? Wie stark ist die Tiefgarage ausgelastet? An welchen Wochentagen ist am meisten Bewegung zu messen? Wie verteilt sich die Bewegung und der Energieverbrauch seit Beginn der Umrüstung?

Diese Fragen sowie viele andere können nach individuellem Wunsch mithillfe des Dashboard beantwortet werden. Im Parkhaus Otto & Alex werden die Daten gerade hauptsächlich genutzt, um die Energieeinsparungen zu verifizieren. So zeigt beispielsweise die Abbildung links die Personenmessung aus dem 3. Untergeschoss. Zu erkennen ist, dass sich dort die meiste Zeit keine Personen aufhalten und das Licht dementsprechend nicht häufig benötigt wird. Daher kann der Kunde dank des dezentralisierten Beleuchtungssystems eine hohe Energieersparnis erzielen. Insgesamt konnte die AXA  von der Flexibilität der Beleuchtungslösung profitieren, da die Parameter des Beleuchtungssystems gemäss der Kundenwünsche mehrfach verfeinert und weiter optimiert wurden. Mit herkömmlichen FL-Röhren oder mit Bewegungsmeldern würde ein hohes Energieeinsparpotential ungenutzt bleiben. Die Vielfalt der angebotenen Auswertungen kann direkt für die Betriebsoptimierung verwendet werden.

Die Möglichkeiten zur Optimierung im Gebäude sind riesig und noch lange nicht ausgeschöpft. Aktuell entwickeln wir eine neue Generation des Beleuchtungssystems, ein vollautonomes Produkt, bei welchem die Datenauswertung nochmal deutlich stärker in den Fokus rücken wird und die Software-Lösungen einen noch höheren Stellenwert einnehmen. Auch können bei der vollautonomen Lösung Sensoren eine Vielzahl an Sensoren integriert werden. Denn die drahtlosen Netzwerke sind deutlich einfacher zu skalieren.  Neben den in den Leuchtmittel integrierten Sensoren können dann externe Sensoren ins Leuchtennetzwerk integriert werden. Diese liefern weitere kostbare Daten, um noch mehr Nutzen aus dem Beleuchtungssystem mit allen seinen Zusatzfunktionen ziehen zu können.

Für die eben angesprochenen Sensorlösungen suchen wir aktuell noch Kunden und Partner, die mit uns weitere Möglichkeiten evaluieren und testen möchten: Gerne erarbeiten wir mit Ihnen zusammen eine Lösung für Ihre spezifische Herausforderung, die dann später vielleicht auch anderen Kunden zugutekommen kann. Haben Sie also einen speziellen Use Case im Kopf, dessen Lösung Ihr Leben vereinfachen und ihr Gebäude dank unserer Daten zu einem Smart Building machen würde? Dann freuen wir uns, von Ihnen zu hören!