Innovative Beleuchtung für eine Klärwerkanlage

Das Klärwerk in der Gemeinde Büchen wird seit 2012 in mehreren Bauabschnitten saniert und umgebaut. Eine Erweiterung dient der Erhöhung des Reinigungsvolumens. Darüber hinaus wird der Standort umfassend zukunftsfähig gestaltet. So decken neu zu errichtende PV-Anlagen künftig mindestens 35 % des Stromverbrauchs der Gesamtanlage von ca. 480.000 kWh/Jahr.

Aufgabenstellung: Licht, IT und Videotechnik

In Zuge von Sanierung, Umbau und Erweiterung soll auch die Außenbeleuchtung erneuert und auf den aktuellen Stand der Technik gebracht werden. Dabei wird besonderes Augenmerk auf eine ausreichende Beleuchtung für das Arbeiten im Freien gelegt.

Zugleich müssen die Anforderungen des Naturschutzes berücksichtigt werden. Die Beleuchtung muss also so gesteuert werden, dass eine naturverträgliche Mindestbeleuchtungsstärke auf der Fläche gewährleistet ist, die dann temporär erhöht wird, um das Arbeiten zu ermöglichen. Der Einsatz von Kunstlicht soll insgesamt minimiert werden. Zudem soll durch Bündelung der Beleuchtung und der IT-Infrastruktur in einem System der Ressourceneinsatz beschränkt werden. Um alle vom Auftraggeber gestellten Anforderungen zu vereinen, soll die moderne Beleuchtungsanlage mit integrierter Funktechnik versehen sein, die das digitale Arbeiten auf dem gesamten Gelände möglich macht.

Zudem soll eine Möglichkeit geschaffen werden, Videotechnik nachzurüsten. Wird das Gelände künftig weiterentwickelt, will man für alle Fälle gewappnet sein. Für die Planung entstehen damit jedoch zusätzliche Herausforderungen.

Voruntersuchung

Seit Anfang 2023 verstärken BOS Ingenieure das Projekt elektroseitig. Grund war ein Planerwechsel. Vor diesem Hintergrund wurde zunächst die gesamte Geländefläche betrachtet, der Bestand analysiert und untersucht, wie die vorgefundenen lokalen Bedingungen mit dem aktuellen Bearbeitungsstand des Projektes zusammenpassen. Es wurde abgestimmt, wie die neue Geländenutzung inklusive veränderter Zuwegung die gesamtheitliche Nutzung verändert und welche weiteren Herausforderungen sich daraus ergeben.

Für die Außenbeleuchtung identifizierte das Büro folgende Aufgaben:

• Die Grundbeleuchtung soll sicheres Arbeiten im Freien ermöglichen.
• Zu berücksichtigen ist, dass Krisenfälle und Notfalleinsätze, ggf. Havarien, ein erhöhtes Beleuchtungsniveau erfordern.
• Die Lichtemissionen auf das angrenzende Naturschutzgebiet müssen so gering wie möglich gehalten werden. Die Kläranlage ist an drei Seiten von Wald umgeben.
• Das Gelände muss auch nachts für den Lkw-Verkehr temporär ausreichend beleuchtet werden.
• Mobiles und digitales Arbeiten im Freien muss überall auf dem Gelände möglich sein.
• Die Vorrüstung für mögliche Videotechnik zur Überwachung des Geländes ist gefordert.

Im Rahmen der Voruntersuchung wurde festgestellt, dass die bestehende Mastbeleuchtung in Teilbereichen bereits modernisiert wurde. Beispiele hierfür sind der Parkplatzbereich des neuen Betriebsgebäudes und die neue Vorreinigung inklusive der Zufahrtsstraße.

Auf dem übrigen Gelände reicht das Beleuchtungsniveau jedoch nicht aus, so dass derzeit bei Arbeiten zusätzliche Tischlampen oder mobile Scheinwerfer aufgestellt werden. Insgesamt ist die Beleuchtung auf dem Gelände nicht ausreichend bzw. zum Teil nicht vorhanden.

Lageplan mit Aufteilung der Lichtmasten auf dem Gelände. Standort Vorreinigung (rechts unten) und Betriebsgebäude (rechts oben) Bild: BOS Ingenieure

Beleuchtungsinfrastruktur und Digitalisierung zusammen denken

Bei der Suche nach einer Lösung, die alle oben aufgeführten Anforderungen erfüllt, wurde ein Produkt entwickelt, das die Mastleuchten per optischer Übertragung vernetzt. Möglich wird dies durch das Vernetzungskonzept BrightSites von Signify. Per virtuellem Meshnetzwerk ist eine flächendeckende Übertragung von Signalen möglich. An den Knotenpunkten des Netzes, befestigt an den jeweiligen intelligenten Lichtmasten, wird ein Accesspoint montiert. Damit wird das Netzwerk in die Fläche verteilt.

Das Ausleuchtungskonzept WLAN gemäß Lageplan mit Aufteilung der Lichtmasten auf dem Gelände. Der Standort der Vorreinigung befindet sich rechts unten und das Betriebsgebäude rechts oben im Bild. Bild: BOS Ingenieure

Über die Vernetzung können verschiedene Prozesse angebunden und in ein bestehendes Netzwerk integriert werden. Bei dem aktuellen Projekt betrifft dies die Prozessleittechnik und die Vorrüstung von Videotechnik für das Gelände.

Die Kosten für das Meshnetzwerk liegen signifikant unter denen, die im Fall einer kabelgebundenen Vorrüstung für künftige Nutzungsoptionen zum Tragen kämen. Zudem müssten aufgrund der unklaren Sachlage bezüglich der Videotechnik auf Verdacht Kabel gelegt und Knotenpunkte an den Masten installiert werden, die dann ggf. nichteinmal genutzt würden.

Das Außenbeleuchtungskonzept von BOS Ingenieure, das die Schwerpunkte Licht und Digitalisierung abdeckt, sichert hingegen die Zukunftsfähigkeit der Anlage unter Vermeidung unnötiger Kosten.

Verbindung im Netzwerk der smarten Mastleuchten Bild: Signify

Der Ansatz der Planung ist es, die Beleuchtungsinfrastruktur neu zu denken und zukünftig auch als digitale Infrastruktur zu verstehen. Neue, in den Leuchtenkopf der intelligenten Maste integrierte Funktechnologien ermöglichen es, eine „virtuelle Glasfaser“ zwischen den Lichtpunkten zu spannen. So bietet die Beleuchtung nicht nur das passende Licht, sondern auch eine Datenverbindung und Stromversorgung für IoT Devices (hier WLAN und Kameratechnik).

Das dynamische Lichtkonzept umfasst die Produkt- und Standortwahl auf dem Gelände sowie eine Lichtplanung für den naturnahen Raum mit warmer Farbtemperatur (hoher Rotanteil in der LED).

Übersicht BrightSites Netzwerkarchitektur Bild: Signify

Fazit

Die unzureichende vorhandene Beleuchtung und die neuen Anforderungen an die Beleuchtungstechnik sowie der Wunsch nach mobilem Arbeiten im Freien erfordern einen innovativen Ansatz. Entwickelt wurde ein Außenbeleuchtungskonzept, das alle genannten Anforderungen erfüllt: Das kombinierte Beleuchtungssystem verbessert die Lichtverhältnisse auf dem Gelände, bietet die Möglichkeit des digitalen Zugriffs auf den Kontrollraum von jedem Punkt des Geländes aus und gewährleistet die Vorrüstung für die Videotechnik und deren spätere direkte Integration in das bestehende Netzwerk. Das zukunftsfähige System verwendet dabei nicht mehr Komponenten als notwendig. Kasten mit Bild 6 einsetzen!!!!!!!

Signify BrightSites

Breitbandkonnektivität über die Straßenlaterne: Der intelligente Lichtmast stellt eine Plattform für Beleuchtung sowie eine flächendeckende 4G/5G- und WiFi-Infrastruktur bereit.

Er kann eine Vielzahl von IoT-Sensoren und -Kameras zur Umgebungsüberwachung und für erweiterte Sicherheitsoptionen wie die Ereigniserfassung aufnehmen und bietet Potenzial für einnahmengenerierende Dienstleistungen durch Telekommunikation und Werbung.

Dank elegantem Äußeren und verdeckter, integrierter Antennen fügen sich die Masten in die Umgebung ein und erhalten so die Gesamtästhetik des Stadtbildes.

Die strategisch platzierten Breitbandleuchten mit integrierter Funktechnologie ermöglichen die weitere Digitalisierung des Standortes und spannen ein drahtloses Gigabit-Netzwerk über das gesamte Gelände.