Wirtschaftlichkeit von LEDs

Wirtschaftlichkeit von LEDs

LED-Leuchtmittel haben gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln den prinzipiellen Vorteil eines erheblich geringeren Endergiebedarfs und einer wesentlich größeren Lebenszeit, die Anschaffungkosten liegen aber noch deutlich höher. In Kraftfahrzeugen führt der Energieverbrauch der Leuchtmittel zu einem zusätzlichen Verbrauch an Treibstoff, der mit LED-Lampen entsprechend geringer ausfällt.

Für die Umrüstung der üblicherweise in Kraftfahrzeugen verwendeten Halogen-Lampen auf LED-Lampen interessiert die Frage, in welchem Zeitraum sich der höhere Anschaffungspreis der LED-Lampen durch ihren geringeren Energieverbrauch und ihre längere Lebenszeit amortisiert. Dazu wird der Zeitpunkt berechnet, in dem die Summe der Anschaffungskosten, der Energiekosten und der Kosten für den Ersatz der Lampen für Halogen- und LED-Leuchtmittel gleich bzw. die Differenz gleich 0 ist. Dieser Zeitpunkt wird als Break Even Punkt bezeichnet. Bis zu diesem Zeitpunkt ist die Summe der Kosten für LED-Lechtmittel größer als die Summe der Kosten für Halogen-Leuchtmittel. Für einen gewählten Bezugszeitraum, der überden Break Even Punkt hinausreicht, ergeben sich Minderausgaben.

Die Zeitspanne bis zum Break Even Punkt hängt wesentlich von der jährlichen Betriebszeit des Fahrzeugs ab und von der Einschaltdauer der Beleuchtung während der Betriebszeit.Für geringe Betriebszeiten bzw. Einschaltdauer der Beleuchtung kann der Fall eintreten, dass der Break Even Punkt innerhalb des gewählten Bezugszeitraums von beispielsweise 5 Jahren nicht erreicht wird. Der maximale Bezugszeitraum ist auf 10 Jahre eingestellt, weil davon auszugehen ist, dass ein Fahrzeug i.d.R. nach dieser Zeit abgegeben oder verschrottet wird.

Bei geringen Betriebszeiten des Fahrzeugs pro Jahr kann auch der Fall eintreten, dass die Lebenszeit der LED-Leuchtmittel im Fahrzeugbetrieb größer als 10 Jahre ist. In diesem Fall entstehen keine Kosten für den Ersatz der LED, während die Halogen-Leuchtmittel ggf. mehrfach ersetzt werden müssen. Würden die Ersatzkosten der LED in diesem Fall zeitanteilig auf den Bezugszeitraum "umgerechnet, entstände ein falsches Bild. Im "LED-Calculator" werden die anteiligen Kosten für den Ersatz daher = 0 gesetzt, wenn die Lebenszeit z.B. größer ist als ein einstellbarer" Wert von zweckmäßigerweise 10 Jahren.

Im "LED-Calculator" kann weiternin eingestellt werden, ob die Berechnung für Halogen- und LED-Leuchtmittel anteilig auf den Bezugszeitraum bezogen erfolgen soll oder nur zu dem Zeitpunkt, "wenn am Ende der Lebenszeit ein Ersatz des jeweiligen Leuchmittels vorgenommen wird. Bei großen Betriebs- und Einschaltzeiten kann der Fall eintreten, dass auch die LED im Bezugszeitraum das Ende ihrer Lenbenszeit erreichen und gewechselt werden. Während nur die Halogen-Leuchtmittel gewechselt werden, muss bei LED der gesamte Scheinwerfer bzw. die gesamte Lampe zu einem entsprechen höheren Preis ausgetauscht werden. Trtitt der Fall des Wechsels der LED im Bezugszeitraum ein, können mehrere Break Even Punkte durchlaufen werden, wenn zeitlich kurz nach Überschreiten des ersten Punkts ein Austausch stattfindet.

Die Ergebnisse für die Rechnung mit zeitanteiligen Kosten für den Ersatz der Leuchtmittel bzw. Lampen und für den Ersatz erst nach Erreichen der Lebenszeit werden als Zahlenwerte und getrennt in Diagrammform dargestellt. Hinweis: Es können sich abhängig von der Art der Berechnung unterschiedliche Werte für den Break Even Punkt und die Mehr- bzw. Minderausgaben im Bezugszeitraum ergeben.

Kraftstoff Mehrverbrauch durch Beleuchtung

Die Leistung von Leuchtmitteln wird in W (Watt) angegeben. Die verbrauchte Energie ist das Produkt von Leistung und Einschaltzeit und wird in Ws (Wattsekunden) oder KWh (Kilowattstunden) angegeben. Für in einem Liter unterschiedlicher Kraftstoffe enthaltene Energie werden in der Literatur als unterer Heizwert in KWh genannt. Für einen Liter Diesel beträgt der untere Heizwert 9,86 KWh, für Benzin 8,76 KWh und für Autogas 7 KWh. Im Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs wird nur ein kleiner Teil dieser Energie zur Erzeugung mechanischer und elektrischer Energie mit der Lichtmaschine zum Aufladen der Batterie genutzt. Der thermische Wirkungsgrad moderner Dieselmotoren liegt zwischen 40 und 50 %, der thermische Wirkungsgrad von Ottomotoren um 30 %.
Der Wirkungsgrad der Kraftübertragung auf die Lichtmaschine mit einem Keilriemen liegt zwischen 90 und 95 %, der Wirkungsgrad der Lichtmaschine zwischen 60 und 70 % und er Wirkungsgrad der Bleibatterie von Laden zu Entladen zwischen 60 und 70 %. Der Gesamtwirkungsgrad der Umwandlung der chemischen Energie des Kraftstoffs in nutzbare elektische Energie ergibt sich aus dem Produkt der Teilwirkungsgrade.