Beleuchtungsregelung für Fabrikhallen spart Energie und verbessert die Produktivität der Mitarbeiter

Die Beleuchtung am Arbeitsplatz, insbesondere in Produktionshallen, ist ein komplexes Thema nicht nur für Techniker und Physiker, sondern auch für die Berufsgenossenschaft und für Ärzte. Die Ausleuchtung der Arbeitsfläche darf nicht zu gering sein, aber auch nicht blenden, sie sollte wenig Strom verbrauchen und sie darf natürlich auch nicht die Gesundheit beeinträchtigen. Laut einer Umfrage sind zwei Drittel aller Arbeitnehmer in Deutschland mit der Beleuchtung an ihrem Arbeitsplatz unzufrieden. So gab es genügend Gründe für die Mitglieder des Labors für Optoelektronik am Campus Gummersbach der TH Köln, sich in einem Forschungsprojekt mit der Hallenbeleuchtung zu beschäftigen.

v.l.: Steffen Jünger B.Eng, Prof. Dr. Hartmut Bärwolff, Constantin Groschupff B. Eng., Dipl.-Ing. Florian Schmitz (Scemtec), Thomas Ludwig B. Eng., Felix Stadler, David Rudolph B. Eng., Thomas Welker (Schreinerei), Staatl. gepr. Techniker Andreas Wagen (Bild: TH Köln)

Zwei Jahre lang entwickelte ein Team unter Leitung von Prof. Dr. Hartmut Bärwolff eine Beleuchtungsregelung, die einerseits Energie spart, andererseits aber auch die Motivation der Mitarbeiter und damit auch ihre Produktivität steigern kann. Industriepartner der Hochschule war die Scemtec Hard- und Software für Mess- und Steuerungstechnik GmbH in Reichshof.  Das Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit rund 500.000 Euro gefördert, aus dem „Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand – ZIM“.

Neben der Beleuchtungsstärke spielt auch die Lichtfarbe eine wichtige Rolle bei der automatischen Regulierung der Arbeitsplatzausleuchtung. Deshalb hatte sich auch Privatdozent Dr. Walter-Uwe Weitbrecht, Neurologe und ehemaliger Chefarzt im Kreiskrankenhaus Gummersbach, an den Untersuchungen beteiligt. Außerdem ergaben die Forschungsarbeiten, dass auch die Dimmfrequenz für die energiesparenden LED-Lampen eine größere Bedeutung hat als bisher angenommen. Während man bisher eine Dimmfrequenz von 200 Hertz für ausreichend hielt, sieht Prof. Bärwolff aus physiologischen Gründen durchaus Bedarf für Frequenzen bis 1000 Hertz. Auf sein Projekt wurde auch der europäische Flugzeugbauer Airbus aufmerksam, der Physiker hielt auf Einladung des Konzerns in Hamburg einen viel beachteten Vortrag zum Thema LED-Beleuchtung und Dimm-Frequenzen.

Demonstrator für Beleuchtungsszenarien (Bild: TH Köln)

Demonstrator für Beleuchtungsszenarien

Zum Test und zur Simulation von Beleuchtungsszenarien entwickelte das Team einen Demonstrator, ein ca. ein Meter hohes Gehäuse mit Sensoren, einer Steuerung für die LED-Beleuchtung und Tageslichtöffnungen. Den Bau des Behälters hatten die Zentralen Werkstätten des Campus Gummersbach übernommen. Anstatt die LEDs im Deckel des Behälters direkt anzusteuern, gibt der Benutzer nur noch einen Soll-Wert vor. Die Recheneinheit vergleicht dann stetig die gemessenen Ist-Werte mit den Vorgaben des Benutzers und gleicht dann die Beleuchtungsstärke und Lichtfarbe für die LEDs selbstständig an.

Florian Schmitz, Geschäftsführer des Projektpartners Scemtec, sieht gute Chancen, dass die entwickelte Technik in zwei bis fünf Jahren auch in Fabrikhallen eingebaut wird. Für Langzeitmessungen wurden Sensoren und Steuerung schon in einer Fertigungshalle des Reichshofer Unternehmens installiert, zwei Studenten werten die Messungen im Rahmen eines Studienprojekts aus. Schmitz lobte die enge Zusammenarbeit zwischen der Hochschule und seinem Unternehmen, die schon seit 25 Jahren besteht. Grundgelegt wurde die Kooperation von seinem Vater Rudolf Schmitz, der das Unternehmen 1988 gründete, einige Jahre nach seinem Studienabschluss als Elektroingenieur an der Hochschule in Gummersbach.