Gegen die Verschwendung von Licht

Regensburg entwickelt die intelligente Laterne: R-Lab Mobilität sorgt für weniger Lichtverschmutzung und Energieverbrauch

Licht spielt eine große Rolle im Leben der Stadt – es wird immer gebraucht. Es ermöglicht Mobilität und gibt Sicherheit, aber wegen der hohen Kosten wird es immer weiter eingeschränkt. Deshalb benötigen kommunale Räume eine energieeffiziente und nachhaltige Beleuchtung. Zur Hilfe kommt die künstliche Intelligenz (KI).

Wie eine praktische Lösung dafür aussehen kann, wird im „R_Lab Mobilität“ erforscht. Die Kooperation der Stadt Regensburg, der sdp GmbH und des Clusters „Mobility & Logistics“ ist Teil des Förderprogramms „Modellprojekte Smart Cities“ der Bundesregierung. Regensburg ist einer von 73 Experimentierorten der integrierten Stadtentwicklung und damit Teil des Förderprogramms. Jetzt ist mit einem Projekt zur intelligenten Stadtbeleuchtung der Testbetrieb gestartet worden. „Smart Dynamic Public Lighting“ (SDP), eine KI-gesteuerte dynamische Stadtbeleuchtung, erstrahlt seit wenigen Wochen im Regensburger Dörnbergviertel entlang der „Radlroute 5“.

Intelligente Beleuchtung weiß, wann Licht gebraucht wird

In Hotels ist es bereits üblich, dass das Licht keinen Schalter mehr benötigt, sondern sich automatisch selbst für eine begrenzte Zeit einschaltet, damit es nicht für lange Zeit und auf langen Fluren unnötig brennt. Im Extremfall kann es auch eine Fliege sein, die einen Sensor auslöst. Das ist allerdings selten der Fall und in klar abgegrenzten Bereichen kein Problem. Im öffentlichen Raum sind damit etliche Herausforderungen verbunden, denen sich jetzt das Projekt zur intelligenten Stadtbeleuchtung im Rahmen des sogenannten Reallabors „R_Lab Mobilität“ widmet. Das Reallabor ist Teil des Regensburger Smart-City-Projekts „R_NEXT“ und wird vom Cluster Mobility & Logistics mit Sitz in der TechBase Regensburg koordiniert.

Das Konzept setzt auf eine dynamische Lichtverteilung, die sich gezielt an den tatsächlichen Bedarf anpasst. „Die Straßenlaternen sind mit einem optischen Kamerasystem ausgestattet. Sie sorgen nur dort für Helligkeit, wo Licht benötigt wird“, erläutert Manuel Weber-Grill. Er arbeitet als E/E-Projektleiter oder Electric/Electronics-Projektleiter und Innovationsmanager bei der sdp GmbH, die einer der Projektpartner ist. „In jeder einzelnen Laterne ist KI integriert“, ergänzt Weber-Grill. Mit Hilfe neuer Sensorik sorgt KI dafür, dass Personen sicher erkannt werden: „Aktuell kommen Lampen zum Einsatz, die wir innerhalb des letzten Jahres entwickelt haben.“

„Zunächst haben wir uns die Beleuchtung in einem Park vorgenommen, weitere Anwendungsfälle können noch folgen“, berichtet Anne Häner, Projektmanagerin der TechBase Regensburg GmbH beim Cluster Mobility & Logistics. Eine Straßenbeleuchtung zu installieren, wird dann nochmals aufwendiger, weil die Pflichten in den geltenden Normen geregelt sind. „Funktionalität und Energieeffizienz haben derzeit Priorität“, erklärt Häner. „Der Prototyp dient dazu, standortspezifisch zu bewerten, ob und wo ein dynamisches Dimmsystem in Abhängigkeit vom Verkehrsaufkommen effizient genutzt werden kann.“

Autark agierende Lampen

Im Moment wird bei den Lampen ein Prototyp genutzt, der in der Dunkelphase mit Akkubetrieb läuft. „Die Lampen sollen so autark wie möglich agieren“, schildert Weber-Grill die Vorgabe. Eine Modellrechnung zur Energieeinsparung gibt es zwar, aber viele Variablen erschweren die Aussage. Schließlich verändert jede Person, die durch das Testviertel läuft, das Ergebnis. Immerhin hilft die KI dabei, dass dem Fuchs oder Wildschwein in der Stadt nicht einfach der Weg beleuchtet wird. Zudem benötigt die Vernetzung der Lampen untereinander zusätzlich Energie. So ist die weitere Reduzierung des Energieverbrauchs bereits in der Entwicklung. „Immerhin sind die LED-Lampen deutlich effizienter als Natrium- oder Quecksilberdampflampen, die in manchen Kommunen teils immer noch verwendet werden“, erzählt Weber-Grill. Der Ruf nach mehr Energieeffizienz und nach einem stärkeren Bewusstsein für Nachhaltigkeit wird seiner Ansicht nach bald lauter werden. Dann müssen auch die Kommunen reagieren.

An der Technik wird noch gefeilt. Die innovative Technik kommt vom Elektrosystemlieferanten sdp GmbH. „Normalerweise strahlen Lampen die ganze oder einen Teil der Nacht in voller Stärke“, erläutert Weber-Grill. „Die aktuell 20 smarten Lampen leuchten nur auf, wenn Personen erkannt werden.“ Sie nutzen optische Sensoren mit integrierter KI, um Fußgänger und Radfahrer ohne Personenidentifizierung unter Wahrung des Datenschutzes zu erkennen. Deshalb sind die endgültigen Kosten noch nicht bestimmbar, aber es gibt Anhaltspunkte. „Design und Herstellung der intelligenten Laterne sollen einen Preis von weniger als 1000 Euro ermöglichen“, schätzt Weber-Grill. Die Bedeutung des Designs hat im ersten Schritt nicht im Vordergrund gestanden. In der weiteren Entwicklung soll es „eine moderne, ästhetische Lampe werden“, sagt er.

Derzeit liegt der Stückpreis für eine Lampe bei etwa 2000 Euro, da es sich noch um Prototypen und nicht um die Serienproduktion zur Übertragung auf alle Kommunen handelt. „Wir haben lediglich die Lampenköpfe getauscht, so dass die bestehende Masten- und Netzinfrastruktur technologieoffen bleibt und bei Bedarf aufgerüstet werden kann“, sagt Weber-Grill.

Laufende Verbesserungen und neue Funktionen

Bei Bewegung wird die Lichtabgabe gezielt erhöht und anschließend automatisch reduziert. Dies spart Energie und verringert CO2-Emissionen. Gleichzeitig entspricht es dem steigenden Umweltbewusstsein. Es schützt auch Fauna und Flora vor Lichtverschmutzung, die nachtaktive Tiere und Insekten stört. So hat sich bei den vielen Rückmeldungen beispielsweise ein aktiver Igel-Schützer begeistert zu der Lösung geäußert, berichtet Häner: „Es gibt 1000 Ideen. Die Frage lautet, wo ist der Bedarf in Zukunft? Weitere Verbesserungen und neue Funktionen sind geplant.“ So kann beispielsweise auch die Erkennung auf Hunde oder die Überwachung der Verkehrswege im Winter auf Glätte integriert werden.

Mit dem Reallabor R_Lab Mobilität wurde 2024 ein „Erprobungsraum für smarte Mobilitätsanwendungen“ in Regensburg geschaffen. Es wird im Rahmen des städtischen Smart-City-Projekts „REGENSBURG_NEXT“ vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen gefördert. Es läuft bis Ende 2026. Die Sicherheit von Menschen und Verkehrsteilnehmern steht im Vordergrund der weiteren Entwicklungen. [ dlu ]

Weitere Informationen unter:
www.regensburg.de/r-next/vision/smart-city-regensburg