Leonardo ENERGY Deutschland

In der EVG-Werbung wird gelegentlich ins Feld geführt, dass in induktiven Vorschaltgeräten »bis zu 30%« der gesamten von einer Leuchte aufgenommenen Leistung als Verlust anfallen. Dabei ist zunächst anzumerken, dass die Angabe »bis zu« genau so beliebt wie in aller Regel völlig ungeeignet ist, um irgendeine Aussage zu treffen, wenn nicht wenigstens auch erwähnt wird, wo das Minimum und wo das Mittel liegt. So auch hier: Die größten anteiligen Verluste treten bei den kleinsten Lampenleistungen auf. Dies liegt an einem »Witz der Großmaschine« genannten Naturgesetz. Bei einer 58-W-Lampe sind es beispielsweise nur 13% (s. Abschnitt 8.5). Zudem sind bei den kleinen Lampenleistungen auch die in der Praxis eingesetzten Stückzahlen klein, und der Anteil an der gesamten Lampen-Anschlussleistung ist damit erst recht klein. Die Angabe »bis zu 30%« sagt also überhaupt nichts aus.

Dabei ist sie andererseits sogar noch untertrieben. Misst man z. B. die Leistungen an einer TC-S-Lampe von 5 W Nennleistung im Betrieb mit einem KVG, so kann man eine Lampenleistung von 5,6 W und eine Verlustleistung im KVG in gleicher Höhe feststellen, also darf man mit Fug und Recht von 50% Verlust reden.

Im Allgemeinen aber haben kleinere, also kürzere Leuchtstofflampen gleicher Typenreihen eine niedrigere Brennspannung als die längeren Röhren der jeweiligen Familie. Somit fällt bei den größeren Leistungsstufen ein größerer Teil der Spannung an der Lampe und ein entsprechend kleinerer am Vorschaltgerät ab. Gleichzeitig ist der Nennstrom bei den größeren Leistungsstufen etwas kleiner, während das Vorschaltgerät dasselbe bleibt (Bild 8.3, Bild 8.4). Die Verluste im Vorschaltgerät jedoch hängen näherungsweise vom Quadrat des Stroms ab. Tauscht man also in einer Leuchte die 5-W-Lampe gegen eine 7-W-Lampe aus, was problemlos möglich ist, sofern nur die Lampe von der Baulänge her hinein passt, so erhält man unter dem Strich mehr Lampenleistung bei weniger Verlustleistung.

Doch damit nicht genug, denn bei den TC-S-Lampen mit 5 W, 7 W und 9 W ist die Brennspannung so gering, dass sich an der regulären Netzspannung von 230 V zwei Lampen in Reihe betreiben lassen. So verdoppelt sich die Brennspannung effektiv natürlich wieder. Da auch für diese so genannte Tandemschaltung wieder das gleiche Vorschaltgerät zum Einsatz kommt wie für den Einzel-Betrieb, liegen die Ströme und somit die Lampenleistungen jeweils etwas unter dem Nennwert. Um den Fehler zu minimieren, sind die KVG so ausgelegt, dass die Lampenleistungen in der Einfachschaltung etwas über den Nennwerten liegen. Insgesamt hat dies zur Folge, dass das KVG umso weniger belastet wird, je mehr Last daran hängt. Mehr Lampenlast führt gleichzeitig zu absolut fallenden Verlusten, spart also relativ gesehen gleich doppelt (Bild 8.6).

Gleichzeitig verbessern sich auch noch die Wirkungsgrade der Lampen, wenn diese nicht mit voller Leistung betrieben werden, und umgekehrt sind die Wirkungsgrade bei Überlast der Lampe schlechter (mehr hierzu in Abschnitt 8.5). Eine Vergleichsmessung durch ein renommiertes, unabhängiges Licht-Institut (Tabelle 8.3), wobei außer den elektrischen Daten auch die Lichtströme gemessen wurden, brachte dies zu Tage. Die 9-W-Lampe mit KVG landete darin auf dem letzten Platz, da die TC-S-Lampen mit 5 W und 7 W gar nicht erst angetreten waren. Nach den Ergebnissen in Bild 8.6 hatte sich dies erübrigt. Dass anderenfalls die 5-W-Lampe im wahrsten Sinne des Wortes das Schlusslicht gebildet hätte, stand danach schon fest.

Die Tandemschaltung zweier 9-W-Lampen an einem KVG jedoch lag in der Licht-Ausbeute gleichauf mit einer hochwertigen Marken-Kompakt-Leuchtstofflampe und um 20% besser als eine Billig-Sparlampe aus dem Baumarkt! Dabei ist festzuhalten, dass Kompakt-Leuchtstofflampen mit eingebautem (integriertem) Vorschaltgerät heute praktisch nur noch mit EVG erhältlich sind. So viel zum besseren Wirkungsgrad am EVG. Gegenüber der einzelnen TC-S-Lampe mit 9 W erwies sich die Tandemschaltung mit 2*9 W als etwa 25% effizienter – wohlgemerkt mit demselben Vorschaltgerät! Allerdings ist sie nicht ganz doppelt so hell wie die Einfach-Lampe. Das muss beim Licht-Bedarf berücksichtigt werden.

Die Tandemschaltung funktioniert jedoch auch bei T8-Lampen der Leistungsstufe 18 W. Hierbei sind zwar verschiedene Vorschaltgeräte für Einzel- und Tandem-Betrieb vorgesehen, doch die Auswirkungen sind ähnlich vorteilhaft: In Bild 8.7 fällt auf, dass auch hier die auf 2 Lampen aufzuteilende Verlustleistung des B1-Geräts für Tandem-Betrieb sogar noch geringer ist als die des nur für eine Lampe zuständigen B1-Geräts.

Nun gibt es auch noch andere Lampentypen mit einer Nennleistung von 18 W, z. B. die TC-D-Lampe. Diese hat jedoch eine erheblich höhere Brennspannung und lässt sich daher nicht im Tandem betreiben. Da aber im Einzel-Betrieb der Spannungsfall an der Lampe größer ist, ist der Spannungsfall am Vorschaltgerät entsprechend kleiner. Die Blindleistung, für die das Vorschaltgerät ausgelegt sein muss, ist ebenfalls entsprechend kleiner – und somit auch das ganze Gerät.

Doch das ist noch nicht alles. Wenn die Lampenspannung größer ist, ist der Strom entsprechend kleiner und reduziert abermals die erforderliche Blindleistungs-Auslegung des Geräts (s. Abschnitt 5.2). Hierdurch kann ein induktives Vorschaltgerät für TC-D-Lampen extrem klein gebaut werden, selbst wenn es der Klasse B1 entspricht – sogar kleiner als ein entsprechendes EVG (Bild 8.5)! So spart speziell eine Leuchte mit TC-D-Lampe und VVG gleichzeitig Bauvolumen, Herstellkosten und Energie.

Letzteres bestätigt sich, wenn man wieder eine Messung der Lichtströme hinzufügt. Deshalb wurde nachfolgend der Einzel- und Tandem-Betrieb an einem VVG Klasse B1 dem Betrieb einer bzw. zweier Lampen an einem EVG der Klasse A2 für 18 W bzw. 2*18 W gegenüber gestellt. Es ergaben sich drei Blöcke zu je sieben Messungen des Lichtstroms Φ, die in Tabelle 8.6 zusammengestellt sind:

Für die Messung der einzelnen T8-Lampe mit EVG wurde ein EVG für nur eine Lampe eingesetzt statt dasjenige für zwei Lampen zu benutzen und nur eine anzuschließen, was funktioniert hätte, aber möglicherweise zu falschen Ergebnissen geführt hätte. Die entscheidenden Ergebnisse finden sich in Tabelle 8.6 in Form des Licht-Wirkungsgrads η_ges in Lumen pro Watt elektrischer Leistungs-Aufnahme des Systems aus Lampe und Vorschaltgerät. Die separate Messung der Lampenleistung, also der Ausgangsleistung der Vorschaltgeräte, war bei den EVG wegen der hohen Ausgangsfrequenz nicht möglich. Daher ließ sich hierfür der Wirkungsgrad η_Lampe des Leuchtmittels allein auch nicht errechnen. Nichtsdestoweniger lassen sich aus der Tabelle im Einzelnen insbesondere folgende Ergebnisse ablesen und Schlüsse ableiten:

1. Die schon in der Vor-Untersuchung herausgestellten Vorteile der Tandemschaltung und der TC-D-Lampe hinsichtlich der Blindleistung bestätigen sich.
2. Die Verlustleistung im VVG steigt stark überproportional zur Betriebsspannung des Systems. Bei 253 V ist die Verlustleistung zumeist mehr als doppelt so groß wie bei 207 V. Zusammen mit der leichten Zunahme des Wirkungsgrads η_Lampe bietet sich in allen VVG-Zusammenschaltungen der Unterspannungs-Betrieb als Energie-Sparmaßnahme an.
3. Anders als bei 58-W-Lampen festgestellt (s. Abschnitt 8.5), brennen die Lampen am EVG um 4% heller. Bei der Tandemschaltung im Vergleich zum Doppel-EVG sind es sogar 8%. Die Betriebsspannung an der Tandemschaltung muss auf 244 V angehoben werden, ehe die gleiche Helligkeit erreicht wird wie mit dem Doppel-EVG.
   Daher müssen bei der Bewertung der Lichtausbeute zwei mögliche Vorgehensweisen unterschieden werden:
4. Entweder die Leuchten werden in beiden Fällen bei Nennspannung betrieben. Der Vergleich ist dann nicht objektiv, entspricht aber wahrscheinlich eher der gängigen Praxis. Dann steht einer Systemleistung von 19,13 W mit EVG eine Systemleistung von 24,47 W am VVG gegenüber. Eine Amortisationszeit für die eingesparten gut 5 W kann hier nicht gegeben werden, da der Mehrpreis für ein EVG sich sehr verschieden auf den Endpreis einer Beleuchtungs-Anlage auswirken kann. Bei einem Strompreis von 10 c/kWh dauert es jedoch 1872 Betriebsstunden, um den ersten Euro einzusparen. Von diesem Eckwert kann man ausgehen, indem man entsprechend umrechnet: Bei 5 c/kWh dauert es dann 3744 Stunden, bei 20 c/kWh 936 Stunden, bis ein Euro erspart ist.
5. Oder man rechnet objektiv. Niemand wird die Netzspannung herauf setzen, um mit den eingebauten / geplanten VVG exakt die gleiche Helligkeit zu erreichen wie mit den nicht verwendeten EVG, doch könnte der Lichtplaner einige Leuchten mehr vorsehen, wenn die Entscheidung für VVG gefallen ist. Dies hätte praktisch den gleichen Effekt, als würde die gleiche Anzahl Leuchten an einer Spannung von 241,7 V betrieben, was der Differenz zwischen 19,13 W und 26,18 W Systemleistung, also rund 7 W, entspricht. Der wirkliche, objektive »Ersparnis-Eckwert« beträgt dann also bei 10 c/kWh 1418 Betriebsstunden je Euro.
6. Zudem fällt auf, dass die Grenzen der alten EU-Richtlinie, die für die 18-W-Lampe in Klasse B1 bei 24 W und in Klasse A2 bei 19 W Systemleistung lagen, hier im Prinzip weder vom EVG noch vom VVG erfüllt wurden. Nur mit zwei wegen möglicher Mess-Abweichungen zugedrückten Augen kann die Klasse als gerade noch eingehalten betrachtet werden.
   Diese Betriebsart stellt aber auch nicht die optimale Kombination dar. Die Verlustleistung in einem 36-W-EVG ist nicht doppelt so groß wie in einem 18-W-EVG (»Witz des Groß-EVG«), vom in dreifacher Weise vorteilhaften Tandem-Betrieb beim VVG ganz zu schweigen. Die Erkenntnisse der Punkte 4 bis 6 lauten für die Doppel- bzw. Tandemschaltung zweier 18-W-Lampen entsprechend:
7. Der Unterschied zwischen VVG- und EVG-Betrieb beläuft sich jetzt nur noch auf 2 W je System, wenn man den Betrieb jeweils bei Nennspannung vergleicht, wobei ein System nunmehr zwei Lampen und ein Vorschaltgerät umfasst. Bei einem Strompreis von 10 c/kWh dauert es also 5000 Betriebsstunden, einen Euro einzusparen. Oder, um ein anderes Beispiel zu wählen: Bei ununterbrochenem Dauerbetrieb von 8760 h/a und einem bei dieser Betriebsart typischerweise sehr günstigen Strompreis von z. B. 5,7 c/kWh spart das EVG genau einen Euro im Jahr.
8. Bei gleicher Helligkeit, also korrigierte Spannung für das VVG angenommen (was jedoch, wie gesagt, in der Praxis kaum jemand tun wird), beträgt der Unterschied 6,6 W je System. Bei einem Strompreis von 10 c/kWh spart man einen Euro in rund 1500 Betriebsstunden.
9. Die alte EU-Richtlinie enthielt zwar eine separate Zeile mit Grenzwerten für den Betrieb zweier Lampen an einem Vorschaltgerät, doch die Werte je Lampe waren identisch mit denen für den Einzel-Betrieb wie unter Punkt 6. Dennoch wurden die Grenzwerte hier, ganz im Gegensatz zu der in Punkt 6 beschriebenen Konfiguration, mit Glanz eingehalten: Das EVG blieb gut 1,5 W unter dem Grenzwert für die Klasse A2, das VVG sogar 3,5 W unter B1.
   An der TC-D-Lampe lässt sich Folgendes beobachten:
10. Der Wirkungsgrad ist etwa 5% bis 10% schlechter als der der T8-Lampe. Dies mag an der kompakten Bauform liegen, die dazu führt, dass ein Teil des bereits erzeugten Lichts auf die Röhre zurück fällt.
11. Hier bringt der Einsatz des EVG eine ungewöhnlich hohe Einsparung von 28% an gleicher Spannung bzw. 34% bei gleicher Helligkeit. Es erfüllt die Bedingung für Klasse A2 mit Glanz, während das VVG die Grenze für Klasse B1 nicht wirklich einhält. Das VVG ist wohl doch zu Gunsten der Konstruktion kompakter Leuchten etwas zu klein geraten (Bild 8.5 oben rechts), denn das Knausern an aktivem Material (Kupfer und Eisen) geht in der Elektrotechnik immer auf Kosten des Wirkungsgrads. Allerdings muss man einschränkend sagen, dass diese beiden Messungen womöglich nicht ganz miteinander vergleichbar sind, da nicht an derselben Lampe gemessen werden konnte. Die TC-D-Lampe für KVG / VVG verfügt über einen eingebauten Starter und deshalb nur über zwei Anschlüsse (Bild 8.5). Die Verdrahtung des Starters erfolgt intern. Die Version für EVG-Betrieb benötigt vier Stifte.
12. Das geprüfte EVG für diese Lampe verfügt nicht, wie die beiden anderen aus diesem Versuch, über eine Stabilisierung der Leistung bei Schwankungen der Eingangsspannung.

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