Beleuchtung fällt im französischen Energieverbrauch stark ins Gewicht, weil sie in unserem Alltag allgegenwärtig ist. Ob in Wohnungen, auf Straßen, in Büros oder in der Industrie: Ein erheblicher Teil des französischen Stroms fließt in die Beleuchtung. Laut der französischen Umweltagentur ADEME waren es 2021 10 % des landesweit verbrauchten Stroms. Es lohnt sich also, den Energieverbrauch unserer Leuchten zu optimieren, denn jede nicht verbrauchte Kilowattstunde bedeutet weniger CO₂-Emissionen.
In den letzten Jahrzehnten hat sich die Beleuchtung grundlegend gewandelt: von traditionellen Lichtquellen wie Glüh- und später Halogenlampen hin zu effizienteren Technologien, insbesondere Leuchtstofflampen und LED-Beleuchtung. Diese Entwicklung folgt dem Trend zu weniger energieintensiven Beleuchtungslösungen.
Die Zahl der Beleuchtungstechnologien wächst, und ihre Energieeffizienz steigt. Während dieser energetische Aspekt sehr gut dokumentiert ist, bleiben bei der Umweltwirkung der Leuchtenherstellung Grauzonen. Die CO₂-Daten sind noch nicht vollständig, auch wenn sie sich im Sinne einer ganzheitlichen Ökobilanz stetig verbessern. Diesen Blickwinkel nehmen wir in diesem Artikel ein und analysieren insbesondere die LED-Umrüstung, auch Relamping genannt.
1. Relamping und seine Vorteile für die CO₂-Bilanz von Gebäuden
Relamping, also die Sanierung der Beleuchtung, bedeutet, alte Lichtquellen durch effizientere und sparsamere Technologien zu ersetzen, etwa durch LED-Lampen, Kompaktleuchtstofflampen (CFL) oder andere hocheffiziente Lampen. Neue Vorschriften haben diese Entwicklung beschleunigt: Seit 2018 dürfen in der EU die meisten Halogenlampen nicht mehr verkauft werden.
Relamping ist aus mehreren Gründen ein wichtiger Hebel, um den CO₂-Fußabdruck der Beleuchtung zu senken:
Längere Lebensdauer von LED: Leuchtmittel müssen seltener ersetzt werden. Damit sinken auch die Emissionen aus Herstellung, Transport und Entsorgung neuer Leuchten.
Intelligente Steuerung: Moderne Beleuchtungssysteme lassen sich mit Steuerungen kombinieren, die die Nutzung optimieren und unnötige Beleuchtung vermeiden.
Geringerer Energieverbrauch: Neue Technologien wie LED sind sparsamer als herkömmliche Glühbirnen. Da sie weniger Strom verbrauchen, verursachen sie auch weniger Treibhausgasemissionen.
Ein Beispiel: Die Pariser Verkehrsbetriebe RATP haben alle herkömmlichen Lampen in ihren Metrostationen durch LED ersetzt und so den Stromverbrauch der Bahnhöfe und Stationen halbiert. Das entspricht einer Einsparung von 77 GWh pro Jahr.
Hinweis: Relamping ist eine Möglichkeit, Stromverbrauch und CO₂-Fußabdruck zu senken. Es darf jedoch nicht im Widerspruch zu dem grundlegenden Ziel stehen, Beleuchtung insgesamt sparsamer einzusetzen. Beleuchtung verursacht Lichtverschmutzung, die weitere Probleme für die Gesundheit und die Biodiversität mit sich bringt.
Nach der energetischen Seite der Beleuchtung betrachten wir nun ihren CO₂-Fußabdruck über die einzelnen Phasen des Lebenszyklus …
2. Aufbau einer Leuchte und ihr CO₂-Fußabdruck über den Lebenszyklus
Eine Leuchte besteht aus dem Leuchtmittel (Halogen, Kompaktleuchtstofflampe, LED) und den Materialien des Leuchtengehäuses. Bei der aktuellen Datenlage lassen sich beide Teile nur schwer getrennt betrachten: Die CO₂-Bilanzierung ist noch jung und nicht immer in der gewünschten Detailtiefe verfügbar, zumal der CO₂-Fußabdruck der verschiedenen Leuchtmittel stark schwankt.
Die Energieeffizienz von LED ist bekannt und führt im Vergleich zu Halogenlampen zu einer geringeren CO₂-Wirkung in der Nutzungsphase. Bei der Herstellung einer Leuchte und ihren grauen Emissionen gibt es jedoch noch Grauzonen. Ohne den Anspruch auf eine allgemeingültige Analyse untersuchen wir die Zusammensetzung einer Leuchte anhand eines Standard-Umweltdatensatzes (DED, Donnée Environnementale par Défaut) aus der französischen Datenbank INIES. Es handelt sich um eine lineare Einbauleuchte, wie sie in Büros, Geschäftsräumen usw. installiert wird.
In diesem Beispiel ist Aluminium der Hauptbestandteil des Leuchtengehäuses und zugleich die größte Quelle der CO₂-Wirkung:
Der Emissionsfaktor von Aluminium liegt bei 9,503 kg CO₂-Äq./kg (Quelle: Ecoinvent).
Die CO₂-Wirkung des Aluminiums beträgt damit 64,6 kg CO₂-Äq., also 54 % des CO₂-Fußabdrucks der untersuchten Leuchte.
Das Leuchtmittel selbst macht nur einen relativ kleinen Teil des CO₂-Fußabdrucks aus. Am stärksten ins Gewicht fallen die Materialien des Gehäuses.
Die Zahl der geprüften Ökobilanzen bildet die Vielfalt der Produkte am Markt noch nicht ab
Die verfügbaren Daten sind noch begrenzt. Einige Beispiele für die Einschränkungen:
Menge und Genauigkeit der verfügbaren Daten: In der INIES-Datenbank gibt es noch wenige PEP (Profil Environnemental Produit, das französische Pendant zur EPD für technische Ausrüstung), also Datensätze, die ein Hersteller veröffentlicht und eine externe Stelle prüft. Die verfügbaren Daten sind generisch und in ihrer Detailtiefe zur CO₂-Wirkung nicht vollständig.
Vergleichbarkeit der Daten: In Ecoinvent wird der CO₂-Fußabdruck einer Kompaktleuchtstofflampe pro Stück angegeben (3,94 kg CO₂-Äq. pro Stück), der einer LED dagegen pro Kilogramm (260 kg CO₂-Äq.). Ein Vergleich der Technologien ist daher heikel. Er wäre mit Näherungen möglich, doch darauf haben wir bewusst verzichtet.
Die Datenbanken werden laufend verbessert
Die Transparenz der CO₂-Bilanzierung nimmt spürbar zu, da immer mehr geprüfte Datensätze veröffentlicht werden. Die Zahl der verfügbaren Datensätze in der INIES-Datenbank ist zwischen Ende 2021 und Ende 2022 stark gestiegen. Es gibt weniger PEP als FDES, unter anderem weil das Verfahren aufwendig ist. Dennoch beschleunigt sich die Erstellung neuer Datensätze. Stand 31. Dezember 2022:
3.536 FDES (Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire, das französische Pendant zur EPD für Bauprodukte), + 43 % gegenüber dem 31. Dezember 2021
811 PEP, + 54 % gegenüber dem 31. Dezember 2021
Energie bleibt derzeit der wichtigste Hebel, um den CO₂-Fußabdruck der Beleuchtung zu senken
Heute ist die Energie nach wie vor der wichtigste Hebel, um den CO₂-Fußabdruck der Beleuchtung zu senken. Das ist sinnvoll, denn die CO₂-Wirkung von Leuchten entsteht größtenteils in der Nutzungsphase: In den von uns untersuchten Fällen entfielen mehr als 90 % der CO₂-Wirkung einer Leuchte auf den Stromverbrauch (auf Grundlage von PEP-Ecopassport-Datensätzen). Dieser Wert gilt für Frankreich, wo der Strommix dank des hohen Kernkraftanteils eher CO₂-arm ist. In Ländern mit CO₂-intensiverem Strommix liegt er vermutlich noch höher. Das ist zum Beispiel in Deutschland der Fall: Dort lag der Emissionsfaktor für den Stromverbrauch 2022 bei 0,434 kg CO₂-Äq./kWh, gegenüber 0,0533 kg CO₂-Äq./kWh in Frankreich, also etwa achtmal so hoch (Quellen: Allemagne-Energies und ADEME).
3. Fallstudie: CO₂-Amortisationszeit der LED-Umrüstung eines Einkaufszentrums
Zunächst eine kurze Erinnerung an den Begriff der CO₂-Amortisationszeit, den wir auf unserer Website vorgestellt haben. Die CO₂-Amortisationszeit ist die Zeit, die vergeht, bis die kumulierten Treibhausgasemissionen eines neuen Systems über seinen gesamten Lebenszyklus unter denen des bereits bestehenden Systems liegen. Konkret geht es darum, die Amortisationszeit einer Maßnahme aus CO₂-Sicht zu berechnen.
Das Prinzip der CO₂-Amortisationszeit am Beispiel eines Sanierungsprojekts
Die Ausgangsannahmen
Wir betrachten den Austausch der Beleuchtung in 4 Geschäftsräumen. Im Haushalt wird meist nur das Leuchtmittel einer Leuchte gewechselt. In Geschäftsräumen wie hier wird dagegen häufig die gesamte Leuchte ersetzt, da die Leuchtmittel auf das Gehäuse abgestimmt und darin integriert sind. Wir untersuchen den häufigsten Fall: den Ersatz von Halogenlampen, die seit 2018 nicht mehr verkauft werden dürfen, durch LED-Panels, die heute am häufigsten eingebaute Technologie.
Vergleich der beiden Szenarien
Auf dieser Grundlage stellen wir die zeitliche Entwicklung der CO₂-Wirkung pro m² Gebäudefläche dar:
Die dunkelgrüne Kurve zeigt den Fall, in dem die alten Leuchten bleiben. Es kommen keine neuen Materialien und damit keine anfänglichen CO₂-Emissionen hinzu.
Die hellgrüne Kurve zeigt den Fall, in dem die Leuchten ersetzt werden. Dabei kommen vor der Nutzungsphase neue Materialien hinzu.
Bei T = 0 hat das LED-Projekt eine höhere CO₂-Wirkung als der Bestand. Das liegt am CO₂-Fußabdruck der Herstellung der neuen LED-Leuchten. Bei T = 2 übersteigt die CO₂-Wirkung der Halogenvariante die der LED-Variante. Das ist die CO₂-Amortisationszeit, also der Zeitpunkt, ab dem das LED-Projekt weniger Emissionen verursacht als der Bestand. Die schnelle Amortisation ist auf die deutlich höhere Energieeffizienz der LED zurückzuführen (viermal geringerer Verbrauch), die bei gleicher Lichtleistung den Stromverbrauch senkt. Bei T = 10 ist die CO₂-Wirkung des bestehenden Halogenbestands 2,4-mal so hoch wie die des LED-Projekts. Dabei gehen wir davon aus, dass die Halogenleuchten in diesem Zeitraum nicht ersetzt werden mussten.
Die anfängliche CO₂-Wirkung des Relamping-Projekts amortisiert sich also schnell und liegt nach 10 Jahren deutlich unter der des Bestands. Neben der CO₂-Bilanz ist Relamping für Investoren auch eine günstige und rentable Lösung: LED halten länger und senken die Stromrechnung. Dennoch sollten Projekte grundsätzlich modelliert werden, um sicherzustellen, dass sie sowohl aus CO₂- als auch aus Energiesicht sinnvoll sind. Auch wenn die Datenlage noch Lücken aufweist, werden die Daten immer zahlreicher und genauer. Davon profitieren alle Akteure der Wertschöpfungskette, die die tatsächliche CO₂-Bilanz von Produkten erfassen und verstehen wollen.
Weiterführendes zu CO₂-armen Leuchten
Im Bausektor und besonders bei der Beleuchtung gewinnt die Wiederverwendung an Bedeutung. Sie ist eine sehr interessante Lösung, um die CO₂-Wirkung von Geschäftsräumen oder Wohnungen wirksam zu senken, und kommt einer CO₂-neutralen Maßnahme nahe (abgesehen von Transport, Lagerung und Montage). Diese Maßnahme ist Teil eines umfassenderen Kreislaufwirtschaftsansatzes und besonders im Nichtwohnbau sinnvoll, wo Flächen häufig neu genutzt werden. Der Anteil wiederverwendeter Leuchten steigt in dem Maße, wie sich das Know-how zum Wiedereinbau von Leuchten weiterentwickelt. Gebremst wird die Wiederverwendung jedoch durch den regulatorischen und versicherungsrechtlichen Rahmen, der sich erst an die neuen Fragen rund um „gebrauchte” Leuchten anpasst. Ob Relamping oder Wiederverwendung: Letztlich geht es darum, die jeweils passende Lösung für den Bedarf zu wählen und, wo möglich, mehrere Hebel zur Senkung der CO₂-Wirkung zu kombinieren.
