Welche Vorteile bieten solarbetriebene LED-Straßenleuchten im Vergleich zu netzbetriebenen LED-Straßenleuchten?

1. Die Umstellung aller Straßenlaternen auf Solarlampen könnte die Stromerzeugung des Drei-Schluchten-Wasserkraftwerks erheblich reduzieren. LED-Solarstraßenlaternen sind energieeffizienter als Natriumdampf-Hochdrucklampen, was seit Langem bekannt ist. Allerdings fehlen teilweise noch quantitative Daten. Es ist mittlerweile bekannt, dass eine 100-Watt-LED-Solarstraßenlaterne eine 250-Watt-Natriumdampf-Hochdrucklampe ersetzen kann. Vereinfacht gesagt spart jede LED-Solarstraßenlaterne somit 150 Watt Strom. Durch die Umstellung auf Solarenergie könnten sogar noch mehr als diese 100 Watt eingespart werden, sodass jede Straßenlaterne insgesamt 250 Watt Strom einspart. Schätzungen zufolge gibt es in China über 100 Millionen Straßenlaternen, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 20 %. Im Jahr 2008 wurden 20 Millionen Straßenlaternen neu installiert. Wenn diese 100 Millionen Straßenlaternen in 60 Millionen 250-Watt-Straßenlaternen umgewandelt werden könnten und wenn diese 60 Millionen Straßenlaternen alle auf Solar-LEDs umgerüstet würden… Solarstraßenleuchten Dadurch könnten insgesamt 15 Millionen Kilowattstunden Strom eingespart werden. Geht man davon aus, dass jede Straßenlaterne 12 Stunden am Tag brennt, ergibt sich eine jährliche Stromeinsparung von 65,7 Milliarden kWh. Das Drei-Schluchten-Kraftwerk erzeugte im Jahr 2007 insgesamt 61,603 Milliarden kWh Strom. Die durch die Umrüstung aller Straßenlaternen des Landes auf Solarenergie eingesparte Strommenge übersteigt somit die jährliche Stromerzeugung des Drei-Schluchten-Kraftwerks. Dies ist eine beeindruckende Zahl. Darüber hinaus ist Solarenergie eine saubere und erneuerbare Energiequelle, die nicht nur Strom spart, sondern auch den CO₂-Ausstoß reduziert. Jede 250-Watt-Hochdruck-Natriumdampflampe erzeugt jährlich 1.290 Kilogramm CO₂. Durch die Umrüstung aller 60 Millionen Straßenlaternen auf Solarenergie könnten somit 77,4 Millionen Tonnen CO₂ eingespart werden. Mit der Umstellung auf Solarenergie werden also nicht nur Stromkosten gespart, sondern auch die Kosten für die CO₂-Reduzierung gesenkt. Die Kosten für die CO₂-Minderung pro Tonne betragen 345–404 US-Dollar. Eine Reduzierung um 77,4 Millionen Tonnen CO₂ entspricht einer Einsparung von 31 Milliarden US-Dollar an Kosten für die CO₂-Minderung! Die genannten Zahlen vergleichen lediglich LED-Solarstraßenleuchten mit Natriumdampf-Hochdrucklampen. Für eine 100-Watt-LED-Solarstraßenleuchte lässt sich die Energieeinsparung zwischen Wechselstrom- und Solarenergie vergleichen, indem man die obigen Daten durch 2,5 teilt. Das heißt, 60 Millionen 100-Watt-LED-Solarstraßenleuchten könnten, wenn sie vollständig mit Solarenergie betrieben würden, 26,28 Milliarden kWh Strom einsparen, verglichen mit der Nutzung von Wechselstrom. Die Kosten für die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen betragen 12,4 Milliarden US-Dollar. 2. Die Effizienz der Wechselstromversorgung ist 15 % geringer als die der Solarstromversorgung. Denn Wechselstrom muss bei der Verwendung eines Wechselstromnetzteils mittels eines Schaltnetzteils in Gleichstrom umgewandelt werden. Der Wirkungsgrad eines herkömmlichen Schaltnetzteils liegt bei etwa 80 %. Für eine 100-W-LED-Solarstraßenleuchte wird eine Wechselstrom-Eingangsleistung von ca. 120 W benötigt (120 W werden in der Vergleichstabelle unten verwendet). Bei Verwendung von Solarenergie und einer DC/DC-Konstantstromquelle beträgt der Wirkungsgrad bis zu 95 %. Der Gesamtwirkungsgrad bei Verwendung von Wechselstrom ist daher um ca. 15 % geringer. Der oben genannte Wert sollte entsprechend um 15 % erhöht werden. 3. Wechselstromnetzteile weisen zudem Probleme mit dem Leistungsfaktor auf. In Schaltnetzteilen mit relativ niedriger Leistung erfolgt keine Leistungsfaktorkorrektur. Nach einer großen Anzahl von Anwendungen kann dies den Gesamtwirkungsgrad des Stromnetzes verringern. 4. Das Hauptproblem bei der Verwendung von Wechselstromnetzteilen besteht in der verkürzten Lebensdauer der Lampe. Da der Wechselstrom gleichgerichtet und gefiltert werden muss, um Gleichstrom zu erzeugen, benötigen alle Schaltnetzteile Elektrolytkondensatoren. Bekanntermaßen ist die Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren sehr gering. Die Lebensdauer von Standard-Elektrolytkondensatoren beträgt nur 1000 Stunden, die von Langzeit-Elektrolytkondensatoren sogar nur 10.000 Stunden. Zudem halbiert sich die Lebensdauer mit jedem Anstieg der Umgebungstemperatur um 10 Grad. In leistungsstarken LED-Solarstraßenleuchten ist der Temperaturanstieg sehr hoch, wodurch die Lebensdauer der Elektrolytkondensatoren entsprechend verkürzt wird. Üblicherweise liegt die Lebensdauer von LED-Solarstraßenleuchten bei über 50.000 Stunden. Die kurze Lebensdauer der Elektrolytkondensatoren beeinträchtigt die Gesamtlebensdauer der Leuchte erheblich. Dies erklärt den schnellen Ausfall vieler minderwertiger LED-Solarstraßenleuchten in der Vergangenheit. Neben der beschleunigten Lichtabnahme durch unzureichende Wärmeableitung der LEDs selbst ist auch der Ausfall der Elektrolytkondensatoren im Wechselstromnetzteil ein wichtiger Faktor. Da in Solarsystemen keine Elektrolytkondensatoren benötigt werden, kann die Lebensdauer der Konstantstromquelle an die Lebensdauer der LEDs angepasst werden. 5. Die Gesamtkosten einer solarbetriebenen LED-Solarstraßenleuchte sind deutlich niedriger als die eines netzbetriebenen LED-Solarstraßenleuchtensystems. Obwohl die anfänglichen Installationskosten für Solarstraßenleuchten höher sind, sind die Kosten für die Verkabelung und die langfristigen Stromkosten für eine Netzstromversorgung wesentlich höher als bei Solarsystemen. 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