Gesamte Fertigungskette im Blick Nachhaltiges Design von LED-Leuchten

LEDs sind sparsam. Doch zusätzlich ist ein nachhaltiges Design wichtig, um eine LED-Leuchte zu reparieren. Dazu notwendig sind Ökobilanzen und Designrichtlinien für die Leuchten.

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Eine ressourcenschonende Produktion ist für Industriebetriebe nicht nur ein Wettbewerbsvorteil. Gelingen soll das durch eine optimierte Produktgestaltung und neue Nutzungskonzepte. Im Juni des vergangenen Jahres startet mit SUMATRA das erste Projekt im Forschungsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zu „Ressourceneffizienz im Kontext der Energiewende“

Die Fachexperten wollen damit den Weg für die Kreislaufwirtschaft bereiten. Der Fokus lag auf der Entwicklung nachhaltiger Leuchten. Es geht dabei nicht nur um Energieeffizienz, sondern auch der Ressourcenverbrauch ist in der Produktion von Leuchten wichtig.

Von LED-Fertigung bis zur Herstellung der gesamten Leuchte

Am Projekt beteiligt sind neben dem Fraunhofer IZM der Umweltdienstleister Interseroh sowie die beiden Leuchten-Hersteller Trilux und Osram. Innerhalb des Projekts nehmen die Beteiligten sowohl die LED-Fertigung als auch die Herstellung der gesamten Leuchte mit den darin verbauten Komponenten unter die Lupe. Berücksichtigt werden der Energieverbrauch sowie die Materialeffizienz.

Die Aufgaben des Fraunhofer IZM liegen außerhalb der Produktionskette. Die Umwelt-Experten des Berliner Instituts bewerten bisherige Designs und zeigen mögliche Verbesserungsvorschläge auf Basis von Ökobilanzergebnissen auf.

Die Ökobilanzen adressieren die Umweltauswirkungen von Leuchten und ihren Komponenten hinsichtlich Ressourcenverbrauch und Treibhausgaspotential. Im Projekt sollen die Ökobilanzen modular gestaltet werden, um verschiedene LED-Typen, Vorschaltgeräte sowie Gehäusematerialien und -formen vergleichen zu können.

Langlebigere und effizientere LED-Leuchten

Die Forscher vom Fraunhofer IZM bewerten bestehende und neue Leuchtendesigns von Trilux bezüglich ihrer Nachhaltigkeit und erarbeiten Vorschläge, wie sie langlebiger und effizienter gestaltet werden können.

Geleitet hat das Projekt Trilux und hier beschäftigt man sich insbesondere damit, wie sich die Leuchten bereits während des Designs so gestalten lassen, dass man sie später reparieren kann. Bei Osram untersuchen die Entwickler, wie sich die Systemarchitektur optimieren lässt, damit sich Komponenten austauschen lassen, universell kombiniert und gegebenenfalls in neuer Konfiguration wiederverwendet werden kann.

Am Ende der Kette steht die Firma Interseroh: Hier sind die Experten für das End-of-Life verantwortlich. Also was geschieht mit den Leuchten, wenn sie nicht mehr verwendet werden können. Auch hier liegt der Blick auf das Design und wie es so angepasst werden kann, dass sich Leuchten besser und leichter recyceln lassen.

Die drei wesentliche Prozessschritte

Zunächst entsteht ein ausführlicher Datensatz zur Bewertung der Ökobilanz von LED-Leuchten. Das ist nicht neu, bisherige Datensätze sind allerdings oft veraltet. Außerdem muss die Ressourceneffizienz verbessert werden. Die Energieeffizienz der Gesamtleuchte sollte dabei nicht im Fokus liegen. Vielmehr müssen die Leiterplatten so dimensioniert werden, dass sowohl eine geeignete Lichtabstrahlung als auch eine effiziente Flächenausnutzung erreicht wird. Entsprechend sind die Materialressourcen anzupassen. Im konkreten Anwendungsfall ist die Lichtausbeute zu berücksichtigen ist. Moderne LED-Beleuchtungen sind bereits deutlich energieeffizienter als konventionelle Leuchten. Deshalb ist für eine nachhaltige Produktion der nächste Schritt, Ressourcen einzusparen.

Ein dritter Ansatz ist es, die LED aus den Leuchten wieder entfernen zu können. Das ist Grundvoraussetzung für korrektes Recycling. Auch hinsichtlich der Materialauswahl liefern die Ökobilanzen wichtige Unterstützung für eine effiziente Optimierung.

Das Problem ist allerdings, dass LED-Leuchten stark preisgetrieben sind, was sowohl für den industriellen als auch gewerblichen Einsatz zutrifft. Preissteigerungen durch Designänderungen sind nur schwer umsetzbar. Deshalb ist ein Wechsel von bestehenden LED-Leuchten auf besser durchdachte LED-Leuchten nur schwer vermittelbar. Der Wechsel ist allerdings nach wie vor ökologisch vorteilhaft. Die Leuchten müssen deshalb ökologisch als auch preislich tragbar sein.

Trillux will nach Abschluss des Projekts die Erkenntnisse in neue Produkte einfließen lassen. Mit der Zusammenarbeit des Fraunhofer-Instituts erhofft sich Trilux auch langfristige Erkenntnisse. Das Fraunhofer IZM soll aufzeigen, welche allgemeinen Ökodesignregeln für Leuchten sich positiv auswirken.

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