LED-Leuchten energie- und ressourceneffizienter machen: Das war das Ziel des Projektteams von SUMATRA. Um die sparsamen Leuchten in Büros, Industriegebäuden und Geschäften zu optimieren, führten die Partner Ökobilanzierungen durch und untersuchten die Recycling-Prozesse. Das Ergebnis ist ein Leuchten-Prototyp, der effizienter sowie besser reparier- und recycelbar ist.

LED-Beleuchtung hat gegenüber klassischen Leuchtstofflampen eine hohe Energieeffizienz. Dadurch benötigt sie weniger Strom und verursacht weniger CO₂-Emissionen. In dem Verbundvorhaben unter Federführung des Unternehmens Trilux ging das Team noch einen Schritt weiter und analysierte auch die Ressourceneffizienz des LED-Materials. So arbeiteten die Fachleute daran, den Ressourceneinsatz zu verringern – beispielsweise durch optimierte Produktdesigns oder verbessertes Recycling. Dabei standen zwei Analysen im Fokus: Erstens maß das Team den Einfluss des Produkts über seinen gesamten Lebenszyklus auf die Umwelt – Schwerpunkte lagen auf dem Treibhausgaspotenzial und dem Ressourcenverbrauch. Zweitens untersuchten die Forschenden den Recycling-Prozess.

Besonders herausfordernd war in dem Kontext, ein Produktdesign von Ökobilanzen abzuleiten, da diese nicht immer intuitiv verständlich sind. Das bedeutet, dass Ideen, die aus Sicht des Teams vom Bauchgefühl her nachhaltiger als der bisherige Stand der Technik wirken, eine negative Ökobilanz haben können. So sollte zum Beispiel das erste Beleuchtungssystem LED-Leuchten enthalten, die mit einer zentralen Gleichspannungsversorgung betrieben werden. Das sollte Umwandlungsverluste minimieren, Material für viele kleine Umwandlungsstufen einsparen und die LED-Module sollten einfacher austauschbar sein. In der genauen Betrachtung zeigte sich jedoch, dass gestiegene Leitungsverluste alle Energieeinsparungen zunichtemachten und nicht viel Material hätte eingespart werden können. Somit mussten die Forschenden das erste Konzept verwerfen. Eine weitere Herausforderung waren Zielkonflikte: Nicht alle Wirkungskategorien einer Ökobilanz können gleichzeitig minimiert werden. Im Fall von SUMATRA standen Energie- und Materialverbrauch miteinander in Konflikt.

Entwickelter Prototyp beeinträchtigt die Umwelt in geringerem Maß

Trotz all dem konnte das Forschungsteam einen Leuchten-Prototyp entwickeln, der nachweislich geringere Umweltwirkungen als die Referenz-Leuchte hatte. Dafür überarbeiteten die Fachleute die „Light-Engine“ (LED-System bestehend aus Vorschaltelektronik und LED-Modulen). So konnten sie Verlustleistungen minimieren, Material einsparen und die Langlebigkeit erhöhen. Zudem sind die Komponenten des Prototyps einfacher tauschbar oder können für eine separate Entsorgung getrennt werden.

Zu den wichtigsten Ergebnissen des Verbundvorhabens gehört ein umfangreicher und detaillierter Überblick über die Umweltwirkungen von LED-Leuchten. Dieser liefert viele Ansatzpunkte, wie zukünftig Leuchten nachhaltiger gestaltet werden können. Außerdem haben die Projektpartner einen guten Überblick über das heute übliche Recycling von Leuchten mit all seinen aktuellen Schwierigkeiten gewonnen. Bei diesem Prozess gibt es laut der Expertinnen und Experten Verbesserungspotenziale. Das gilt auch für die recyclinggerechte Gestaltung von Leuchten.