Seit etwa einem Jahr befassen wir uns bei der HarzOptics GmbH mit dem Einsatz von LED in der Straßenbeleuchtung. Im Vordergrund stehen dabei die enormen Energie- und damit auch CO2-Einsparungen, die sich durch die LED-Technologie realisieren lassen. Es ergeben sich aber auch Chancen für die Eindämmung der so genannten “Lichtverschmutzung”.

Lichtverschmutzung ist ein Begriff, der sowohl in der Astronomie als auch in der Ökologie verwendet wird. Die nachfolgende, von Florian Schweidler erstellte Grafik, erspart mir an dieser Stelle eine genaue Definition des Begriffs, denn sie zeigt deutlich, was mit Lichtverschmutzung gemeint ist – nämlich die übermäßige, verschwenderische Abstrahlung von Licht in der Aussenbeleuchtung: Straßenlampen strahlen nach oben sowie zu den Seiten ab, beleuchten Häuserwände und den Nachthimmel (und lassen die Sterne verschwinden).

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Die Astronomie ist aus fachlichen Gründen nicht meine Baustelle, deshalb will ich mich nur kurz dazu äußern und verweise ansonsten auf den Scilogs-Bloggerkollegen Jan Hattenbach, der sich erst vor ein paar Tagen zum Thema Straßenbeleuchtung geäußert hat.

Wer in einer größeren Stadt wohnt, kennt das Problem ja aber auch aus eigener Erfahrung und ohne große Erläuterungen: Die “Lichter der Stadt” erhellen den Nachthimmel so stark, dass die Sterne kaum noch wahrgenommen werden können oder ganz verschwinden. Ganze Generationen von Kindern wachsen so ohne Sterne am Himmel auf – und das kann man im Grunde nicht gut finden, selbst wenn man sich nicht für Astronomie begeistern kann.

Apropos Astronomie – in meinem Bekanntenkreis gibt es etliche Wissenschaftler, die als Kinder dank der Faszination des Sternenhimmels zu den Naturwissenschaften gefunden haben. Natürlich ist es Statistik der kleinen Zahlen, angesichts dessen darüber zu spekulieren, ob das Interesse an naturwissenschaftlichen Studiengängen deshalb so gesunken ist, weil vielen Kindern eben diese Erfahrung verwehrt bleibt – aber der Gedanke ist meines Erachtens nach nicht abwegig. Wer Naturwissenschaftler/innen kennt, kann ja die Probe aufs Exempel machen und einfach mal selbst fragen, wie ihr Interesse am Forscherleben erstmals geweckt wurde…

Aber zurück zum eigentlichen Thema – den ökologischen Auswirkungen der Lichtverschmutzung. Wenn der Mensch riesige Areale schafft, in denen es 24 Stunden am Tag und 7 Tage in der Woche nicht mehr dunkel wird, in denen nie richtig Nacht herrscht, dann hat dies natürlich Konsequenzen für alle anderen Lebewesen in seiner Umgebung. Insbesondere viele nachtaktive Insekten und auch manche Vogelarten werden durch übermäßige Beleuchtung eindeutig geschädigt.

So wirkt beispielsweise das von Quecksilberdampflampen emittierte Licht besonders anziehend auf eine Vielzahl von nachtaktiven Insekten. Die entscheidenden Faktoren sind die Intensität des Lichts sowie die Wellenlänge, wobei der UV- und der blau-grüne Bereich (300nm – 500nm) am „attraktivsten” für viele Insektenarten sind. Auch wenn die Insekten aufgrund der Lampenbauweise nicht mehr unbedingt in den Lampen sterben (obwohl auch noch etliche solcher “Insektengrab-Lampen” im Einsatz sind, wie man auf der Webseite von Prof. Eisenbeis sehen kann), sammeln sie sich nachts trotzdem um die Lichtquellen, wodurch natürliche Rhythmen (Nahrungssuche, Paarung) aus dem Takt gebracht werden.

Warum die Lampen das Verhalten von Insekten so stark beeinflussen, ist noch nicht abschließend geklärt, da die Orientierung von nachtaktiven Insekten im Gegensatz zu der tagaktiver Insekten noch zu wenig erforscht ist. Letztere navigieren, indem sie einen konstanten Winkel zur Sonne halten – keine triviale Aufgabe wenn man bedenkt, dass die tägliche Bahn der Sonne “gegengerechnet” werden muss und außerdem noch weitere Faktoren wie Windstärke oder Hindernisse das Flugverhalten beeinflussen. Entymologen vermuten, dass nachtaktive Insekten analog zu tagaktiven Insekten mit Hilfe von Licht navigieren – nur eben des Lichts von Mond und Sternen. [Kroge, Horst: Insektenvernichtung durch UV-Licht; Tagungsband der BUND-Fachtagung „Lichtökologie”, S. 6.-7., Berlin, 2003.]

Das in alle Richtungen abgestrahlte künstliche Licht zerstört nun diese natürliche Form der Orientierung und schickt Massen von Insekten in einen unnötigen Tod. Wie man sich leicht vorstellen kann, hat dies wiederum Auswirkungen auf das ökologische Gleichgewicht, da der Rückgang oder Ausfall bestimmter Insektenarten nicht nur Nahrungsketten unterbricht, sondern auch andere Mechanismen (z.B. die Bestäubung von Pflanzen) gefährdet.

Einer Analyse der Uni Köln zufolge sind insbesondere standorttreue Arten gefährdet, die auf bestimmte Lebensräume spezialisiert sind oder niedrige Populationsdichten bzw. Reproduktionsraten aufweisen. Überproportional betroffen sind übrigens nicht die “Schädlinge” unter den Insekten, sondern deren natürliche Feinde, denn während Nutzpflanzenfresser erst einmal auf einer Fresspflanze sitzen bleiben, solange sie nicht gestört werden, sind Prädatoren äußerst flugaktiv und damit in stärkerem Maße gefährdet. [Kollings, Detlef: Ökologische Auswirkungen künstlicher Lichtquellen auf nachtaktive Insekten; Tagungsband der BUND-Fachtagung „Lichtökologie”, S. 8.-13., Berlin, 2003.]

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Bildquelle: P. Cinzano, F. Falchi (University of Padova), C. D. Elvidge (NOAA National Geophysical Data Center, Boulder).

Auch einige Vogelarten werden durch Lichtverschmutzung in Mitleidenschaft gezogen. Hartmut Netz schildert in “Naturschutz heute”, wie eine Schar wandernder Kraniche in Hessen durch künstliche Beleuchtung dezimiert wurde:

“Angelockt vom Flutlicht einer Burgruine setzten über der hessischen Kleinstadt Ulrichstein mehrere tausend Kraniche zur Landung an. Überall im Stadtgebiet gingen die Vögel nieder; landeten auf Straßen, Häusern und Garagen; prallten gegen Fenster, Autos und Lichtmasten. Vier Stunden lang hielten sie Polizei und Feuerwehr in Atem. Sechs Tiere wurden verletzt, 14 starben. Erst nachdem die grellen Burglichter und die Lampen hell erleuchteter Straßenzüge gelöscht wurden, sammelten sich die Kraniche und stiegen wieder auf zu ihrem Flug ins Winterquartier.”

Neueste Forschungsergebnisse scheinen zudem zu belegen, dass zuviel künstliches Nachtlicht auch für Menschen schädlich ist. Nicht nur, dass der Gesellschaft das “Kulturgut Sternenhimmel” genommen wird, es gibt zudem Hinweise darauf, dass die körpereigene Produktion des Hormons Melatonin durch Nachtlicht gestört wird. Ein Mangel an Melatonin kann wiederum die Entstehung bestimmter Krebsarten beeinflussen sowie asthmatische Erkrankungen begünstigen. Diese Thematik ist in den USA übrigens hochaktuell – erst vor zwei Wochen wurde Dr. David Blask vom Bassett Research Institute in New York im Rahmen einer Kongressanhörung zu den Auswirkungen von Kunstlicht auf die menschliche Gesundheit befragt, wie unter anderem US News & World Report und der Daily Star berichten.

Einsparung von Energie und CO2, Schutz von Vögeln und Insekten, Erhalt eines sichtbaren Nachthimmels auch in den Städten und sogar die Schonung der eigenen Gesundheit (und Nerven) – es gibt offensichtlich viele gute Gründe, sich mit der Lichtverschmutzung auseinanderzusetzen. Nachts einfach alles abzuschalten ist – gerade in Städten und an Straßen – mit Sicherheit keine Lösung. Statt dessen brauchen wir Lampen, die wenig bis kein Licht nach oben und zu den Seiten abstrahlen, die Energie einsparen, keine Insekten anziehen und deren Licht genau dorthin leuchtet, wo es gebraucht wird, nämlich auf die Straße und den Bürgersteig und nicht auf Hauswände, in Fenster oder in den Nachthimmel.

Der Einsatz von LEDs in der Straßenbeleuchtung kann, davon bin ich überzeugt, alle diese Probleme ausräumen. Genau hier setzen wir mit unserem AULED-Projekt an. Die aktuellen Prototypen, die gerade einen vierwöchigen Dauertest erfolgreich hinter sich gebracht haben, ermöglichen Energieeinsparungen von über 50% (~ 40% ohne Dimmung). Wie ein vergleichendes Experiment mit Natriumdampflampen gezeigt hat, sind unsere LED-Lampen für Insekten aller Art aufgrund des emittierten Lichtspektrums zudem nur von minimalem Interesse – und da man durch die bessere Fokussierung des Lichts überflüssige seitliche Abstrahlung sowie die Abstrahlung nach oben minimieren kann, sollten die Lampen auch aus Sicht der Astronomen eine Bereicherung darstellen (wegen des Blauanteils im Licht sind wir uns hier aber noch nicht ganz so sicher, arbeiten aber daran).

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Viele dieser Vorzüge sind (als Teillösungen) bereits realisierbar, die teils enormen Kosten solcher Lösungen haben viele Städte und Kommunen jedoch bis jetzt davon abgehalten, substanziell gegen Lichtverschmutzung vorzugehen. Hier wollen wir mit AULED neue Wege beschreiten, denn aufgrund des eingesetzten Materials und des speziellen optischen Designs im Lampenkopf wird es möglich sein, diese Lampen zu einem vergleichsweise niedrigen Preis anzubieten und damit hoffentlich die letzte “Hemmschwelle” der Stadt- und Finanzplaner zu knacken – auch wenn ich konkrete Zahlen hier noch nicht nennen kann (unsere Forschungspartner von der AUTEV AG, die momentan gerade noch die Produktionsstrecke aufbauen, würden mir einen solchen Vorgriff sicher verübeln).

Ein paar letzte Tests und Untersuchungen stehen zwar noch an, und auch die Ansteuerung der Dimmung muss noch optimiert werden, dennoch bin ich davon überzeugt, dass der ersten “AULED-Straße” sowie der Teilnahme am gerade gestarteten „Bundeswettbewerb Stadtbeleuchtung” bald nichts mehr im Wege stehen wird. Über den Fortgang des Projekts werde ich natürlich im “Frischen Wind” berichten – und auch die Themen Lichtverschmutzung und Energieverschwendung in der Beleuchtung sind mit diesem Artikel für mich noch nicht abgeschlossen. Wer sich sofort detaillierter informieren möchte, findet nachfolgend die Adressen etlicher sehr guter (deutsch- und englischsprachiger) Webseiten, auf denen das Problem der Lichtverschmutzung aus verschiedensten Blickwinkeln “beleuchtet” wird.

Weiterführende Informationsquellen

Dark Sky – Initiative gegen Lichtverschmutzung
Webseite von Prof. Dr. Eisenbeis (Uni Mainz)
The Campaign for Dark (star-filled) Skies
Webseite von Dr. Nässig (Arge-Helep)
BUND-Fachtagung “Lichtökologie”
Atlas of World Light Pollution

Kommentare (7)

  1. #1 Frank Quednau
    3. Juli 2008

    Ich jedenfalls würde mich über den breitflächigen Einsatz einer solchen technologie sehr freuen!

  2. #2 florian
    4. Juli 2008

    Gibts da nicht schon ne Stadt, die ihre Beleuchtung mit Rücksicht auf Lichtverschmutzung umgestellt hat? Ausgburg vielleicht? (Erinner mich nicht mehr genau…)

  3. #3 Christian
    9. Juli 2008

    @florian: Stimmt! Auch wenn man in Augsburg noch auf Na-Dampf-Lampen setzt, die ich als LED-Verfechter natürlich nicht befürworten kann. Die Abschirmung der Lampen haben sie aber offenbar gut hinbekommen:

    http://www.dradio.de/dlf/sendungen/umwelt/574981/

  4. #4 Florian Schweidler
    4. August 2008

    Vielen Dank für die Verwendung meiner Grafik! :)
    Ich persönlich tendiere auch mehr in Richtung LED. Allerdings ist die Umstellung auch da sinnlos, wenn nicht von vornherein der Lichtradius abgeschirmt wird.
    Auch das Lichtspektrum der LEDs bereitet momentan noch Probleme. Bsp.:
    In der Astronomie sind wir Praxisastronomen mittlerweile gezwungen, auf sehr teuere (!!!) Okularfilter auszuweichen, welche das Spektrum von Na-Dampflampen herausfiltern und uns (leider nur annähernd) wieder einen dunkleren Himmel im Teleskop verschaffen. Sie vermögen allerdings nicht, das Spektrum der LEDs in den kritischen Bereichen zu absorbieren (z.B. blaues Spektrum). Das Problem wird damit nur verschoben…

    Gruß Florian Schweidler

  5. #5 Christian
    5. August 2008

    @Florian Schweidler: Die Grafik habe ich gerne verwendet – zum Glück war sie ja freigegeben. Sie zeigt, wie ich finde, das Problem der “wilden” Lichtabstrahlung in alle Richtungen äußerst anschaulich…

    Das Problem mit dem blauen Licht der LED-Lampen wird sich meines Erachtens nach allein schon aus Kostengründen nicht gänzlich lösen lassen. Ich halte es aber für weniger kritisch, wenn es gelingt, den Lichtradius einzuschränken und insbesonde die Abstrahlung von Licht in die Horizontale zu umgehen.

    Ich denke, mit unserer Lösung sind wir da auf einem guten Weg, auch wenn ich dazu an dieser Stelle noch nicht viel schreiben kann. Nur soviel: Durch intelligente Optiken ist es uns möglich, die Abstrahlcharakteristika einzelner Lampen beliebig und mehr oder weniger stufenlos zu regeln (auch nach deren Inbetriebnahme). Mitspielen müssen aber letztendlich die Kommunen und die Städte, denn natürlich kann man auch eine LED-Lampe auf “maximale Streuung” einstellen. Hier muss man sich also auf verträgliche Vorgaben einigen, die einerseits eine ausreichende Beleuchtung und andererseits eine minimale Lichtverschmutzung gewährleisten.

  6. #6 jonas
    2. November 2008

    In erster Linie möchte ich mich bedanken das Sie einen so ausführlichen so wie verstänflichen “Vortrag” kostenlos bereitstellen.
    Ich musste unter anderem auch zu diesem Thema einen Vortrag machen, wo bei mir diese Seite sehr geholfen hat.

    Vielen Dank

  7. #7 Malte
    20. Januar 2011

    Infomationraiche Saite