Über unsinnige Bodenleuchten wie es sie beispielsweise auf dem Wernigeroder Nikolaiplatz gibt – habe ich mich wegen ihres Beitrags zur Lichtverschmutzung hier im Blog ja schon öfter geärgert. Im Rahmen des DIALux-Tutorials will ich diese Woche mit einem kleinen Experiment verdeutlichen, wie ineffizient derartige Bodenleuchten tatsächlich sind.

Man findet sie in vielen Fußgängerzonen, auf öffentlichen Plätzen, vor Bahnhöfen und sogar in Grünanlagen – Bodenleuchten (auch als Überroller oder Sparks bezeichnet), die ihr Licht mehr oder weniger direkt in den Himmel abgeben oder aber Gebäude und leider oft auch Bäume von unten anstrahlen. Dass eine Beleuchtung „von unten nach oben” natürlich nicht (energie-)effizient sein kann, dürfte dem Beobachter instinktiv ebenso klar sein, wie dass ein Großteil des auf diese Weise erzeugten Lichts wohl kaum zur Beleuchtung, dafür aber umso stärker zur Lichtverschmutzung beiträgt.

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Die folgende kleine DIALux-Simulationsreihe soll dabei helfen, die Ineffizienz dieser Lampen besser einschätzen zu können, um bei Diskussionen um Bodenleuchten nicht „aus dem Bauch heraus” argumentieren oder schätzen zu müssen. Sie soll zudem deutlich machen, dass sich DIALux neben der energiesparenden Lichtplanung durchaus auch für Zwecke der Lichtsmog-Vermeidung einsetzen lässt – ebenso wie übrigens auch für die Planung von Solaranlagen, was aber Thema einer späteren „Folge” dieses Tutorials werden wird.

Als Ausgangspunkt soll uns ein typisches Beleuchtungsszenario für Bodenstrahler dienen: Ein Ausschnitt aus einem gepflasterten Platz, der eine Abstellanlage für Fahrräder sowie zwei Bänke umfasst und gut Teil eines öffentlichen Geländes sein könnte.

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Die einzige Lichtquelle des Szenarios ist zunächst eine für „repräsentative” öffentliche Plätze geeignete Design-Mastlampe, in diesem Fall eine SIMES S3974 VELA Double. Wie die Darstellung in Falschfarben zeigt, sorgt sie für eine gleichmäßige Ausleuchtung, wobei die Beleuchtungsstärke im grünen Bereich bei 75 Lux, im blauen bei 35 Lux und im lilafarbenen bei 20 Lux liegt, während man in den gelben Flächen direkt unter dem Lampenkopf auf Werte knapp oberhalb von 90 Lux kommt.

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In dieses Szenario fügen wir nun über den Menüpunkt Linienanordnung eine Reihe von fünf 70 Watt-Bodenleuchten ein (den Herstellernamen lasse ich in diesem Fall lieber weg, da die Ergebnisse bei so gut wie allen Bodenleuchten ähnlich schlecht ausfallen), die im Abstand von einem Meter voneinander in den Boden eingelassen werden.

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Eine Berechnung der Lichtverteilung zeigt, dass sich die Beleuchtungssituation durch die Zugabe der fünf Bodenstrahler qualitativ nicht verändert hat – die Lampen tragen daher zur Ausleuchtung des Platzes ziemlich exakt gar nichts bei. Wie die Kalkulation des ULR weiter unten noch zeigen wird, liegt der Anteil des effektiv nutzbaren Lichts bei gerade mal einem halben Prozent des insgesamt austretenden Lichts, d.h. die innengerichtete Reflexion der Abdeckplatte bleibt bei dieser Rechnung sogar noch unberücksichtigt, was Bodenleuchten insgesamt zu einer der ineffizientesten Formen von Beleuchtung überhaupt macht.

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Dies wird noch deutlicher, wenn man die SIMES-Mastlampe aus dem Szenario entfernt. Abgesehen von den Lichtpunkten selbst sowie ihrer unmittelbaren Umgebung ist dann nämlich keinerlei Beleuchtungseffekt mehr feststellbar.

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Besonders aufschlussreich ist die Kalkulation des ULR – des Upward Light Ratio, also des Anteils des innerhalb eines Beleuchtungsszenarios generierten Lichtes, das oberhalb der Horizontalen abgestrahlt wird, und damit direkt (d.h. ohne den Umweg über etwaige Bodenreflexionen) zur Lichtverschmutzung beiträgt. DIALux berücksichtigt bei der Berechnung des ULR sämtliche im Szenario eingearbeiteten Verbauungen wie etwa angeleuchtete Bäume, Informationstafeln oder Hauswände.

Wie sehen nun die ULR-Werte der drei oben betrachteten Szenarien aus, die man sich im Projektmanager über den Reiter Ausgabe im Berichtsblatt Planungsdaten des jeweiligen Außenszenarios anzeigen lassen kann? Das erste Szenario mit der relativ gut abgeschirmten Mastlampe ohne Bodenleuchten weist einen guten ULR-Wert von gerade mal 6% auf (wobei der Idealwert natürlich 0% beträgt) – ein Wert, der durch das Hinzufügen der Bodenleuchten auf satte 43% ansteigt, was einer Verschlechterung um ganze 37% entspricht. Das Szenario ohne Mastlampe weist sogar einen ULR von 99,5% auf, woraus man leider schließen muss, dass lediglich etwa ein halbes Prozent des aus den Lampen austretenden Lichts tatsächlich im Szenario verbleibt – der Rest entschwindet direkt in den Himmel…

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Nun könnte man freilich darauf hinweisen, dass Bodenleuchten in vielen Fällen gar nicht freistehend sind, sondern etwa von unten “künstlerisch” in Bäume leuchten, und daher weit weniger Licht unmittelbar in den Himmel abgeben. Einmal ganz abgesehen davon, dass eine derartige Beleuchtung meist nicht gut für den Baum ist (so werfen etwa intensiv beleuchtete Laubbäume ihre Blätter später ab und werden damit anfälliger für Frostschäden), sind solche Lampen in der Regel auch dann in Betrieb, wenn der Baum entlaubt ist, wie zum Beispiel die obige Aufnahme vom Wernigeröder Nikolaiplatz zeigt. Doch selbst im Planfall – d.h. bei der Ausleuchtung belaubter Bäume von unten – machen die Lampen ökologisch betrachtet keine gute Figur, wie sich anhand einer weiteren Simulation leicht belegen lässt*.

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Obwohl es so aussieht, als ob ein Großteil des Lichts von den Bäumen „verschluckt” wird, liegt der ULR dieses Szenarios noch immer bei 71,5% und verbessert sich damit im Vergleich zu unserem unbebauten Szenario bei gleicher Lampenanzahl um gerade einmal 28%…

Diese Werte – darauf sei hier ausdrücklich hingewiesen – sind selbstverständlich nicht allgemeingültig, sondern hängen von der Bebauung der Umgebung und dem spezifischen Lampentyp ab. Eine kleine von mir durchgeführte Simulationsserie, die keinen Anspruch auf Repräsentativität oder gar Vollständigkeit erhebt, ergab immerin ULR-Schwankungsbereiche um 10% – womit aber selbst im günstigsten Fall die Bodenleuchten weder aus ökonomischer noch aus ökologischer Sicht als sinnvoll zu bewerten sind.

Wer einen öffentlichen Platz mit Bodenbeleuchtung kennt und sich bereits ein wenig in DIALux eingearbeitet hat, kann ja mal die Probe aufs Exempel machen und versuchen, die ULR unter Berücksichtigung von Verbauung und Lampenhersteller zu errechnen sowie zu ermitteln, um wieviel sich der Wert bei Abschaltung der Bodenleuchten verbessern würde – eventuell kann ja eine konkrete Zahl beim Bauausschuss oder Bürgermeister weiterhelfen…

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*Im Gegensatz zur Simulation anderer Verbauungen wie beispielsweise von Gebäudewänden sind die Ergebnisse bei der Simulation des Blattwerks von Bäumen natürlich nur als Näherungswerte zu betrachten.


Kleines Update: Jan Hattenbach hat das Thema Bodenleuchten in den Kosmologs nochmal aus Sicht des Astronomen aufgegriffen: Bodenleuchten sind Blödsinn!

Kommentare (14)

  1. #1 CCS
    8. September 2010

    “Aber es sieht doch so schön aus…”
    Danke, die eigentlich offensichtlichen Gegenargumente sind hier sehr überzeugend ausgearbeitet!

  2. #2 Lars Fischer
    8. September 2010

    Eine sehr hilfreiche Zusammenstellung. Plus: Schöne Grafiken.

  3. #3 Christian Reinboth
    8. September 2010

    @CCS & Lars: Vielen Dank für das positive Feedback :-)

    Schöne Grafiken.

    Genau dafür schreibe ich – unter anderem – das DIALux-Tutorial: Damit jeder Lichtsmog-Gegner öffentliche Plätze oder Gebäude immerhin grob simulieren und den Verantwortlichen damit nicht nur brauchbare Zahlen sondern auch entsprechend professionelle Grafiken um die Ohren hauen kann. Es macht – gerade in einer öffentlichen Ausschusssitzung oder bei Kontakten zu Medien – schon einen großen Unterschied, ob man eine PowerPoint mit ein paar Schätzwerten oder eine professionelle Simulation vorweisen kann..

  4. #4 Jan Hattenbach
    8. September 2010

    Hallo Christian, sehr schöner Artikel!

    Ein weiteres Argument gegen Bodenstrahler hätte ich noch: Bodenstrahler sind gefährlich! Ich kenne einige Stellen, u.a. in meiner Heimatstadt Aachen, an denen Bodenstrahler eine Verkehrsgefährdung darstellen.

    Beispiel: An einem (sehr schmalen) Fußgängerüberweg ohne Ampel befinden sich mehrere Strahler direkt auf dem Gehweg, die den Himmel über einem historischen Gebäude beleuchten (das Gebäude natürlich auch, zu ein paar Prozent ;-). Will man die Straße queren, wird man durch die Strahler direkt ins Gesicht geblendet, ist also blind, bis man den Fuß auf die Straße setzt. Man kann nur hoffen, dass einen ein Auto- oder Radfahrer gesehen hat (man ist ja schön von unten nach oben beleuchtet), denn selbst sieht man nichts. Was den Leuten durch den Kopf geht, die so einen Unsinn produzieren, ist mir schleierhaft.

    Allerdings: Viel Hoffnung habe ich nicht, dass auch die besten Argumente etwas ausrichten. Die Verwendung von Bodenstrahlern hat bei Stadtplanern etwas Zwanghaftes. Es kann in manchen Innenstädten kaum noch ein Baum ohne zugehörige Bodenleuchte gepflanzt werden. Das einzige, was zieht, ist fehlendes Geld: http://www.an-online.de/lokales/aachen-detail-an/1399816?_link=&skip=10&_g=Mehr-Licht-wird-es-nicht-geben.html

    Interessant sind in dem Artikel auch die Zahlen zu den Kosten.

  5. #5 Christian Reinboth
    8. September 2010

    @Jan:

    Will man die Straße queren, wird man durch die Strahler direkt ins Gesicht geblendet, ist also blind, bis man den Fuß auf die Straße setzt.

    Hat sich schon mal jemand an einer Beschwerde auf Basis §33 STVO versucht? Gut, “außerhalb geschlossener Ortschaften” trifft in der Stadt natürlich nicht zu… Irgendeine rechtliche Grundlage wird doch aber sicher passen, wenn die Verkehrssicherheit dadurch ernsthaft gefährdet ist. Wie kann man denn die Dinger so anbauen, dass Fußgänger zum Drüberlaufen gezwungen sind?

    Die Verwendung von Bodenstrahlern hat bei Stadtplanern etwas Zwanghaftes. Es kann in manchen Innenstädten kaum noch ein Baum ohne zugehörige Bodenleuchte gepflanzt werden.

    Den Eindruck habe ich inzwischen auch gewonnen. In Wernigerode geht es noch, aber vor zwei Wochen war ich mal wieder in Halle, da finden sich solche Leuchten inzwischen an den unmöglichsten Stellen. Eigentlich der totale Irrwitz – kostet Geld, schadet den Bäumen, trägt zum Klimawandel und zum Lichtsmog bei und sieht dabei nicht mal wirklich gut aus…

  6. #6 papierbox
    8. September 2010

    hallo,
    ein netter artikel, aber ich verstehe ihn nicht. also deine argumente sind so klar, dass es doch niemanden gibt, der sie anzweifelt. ich kenne auch niemanden der bodenleuchten wegen der “lichtausbeute” installiert.
    es geht ums aussehen, um “design”, um hinweise, um bemerkbar machen. und über “design” kann man nunmal streiten und ehrlich gesagt stört es mich bei bodenlampen noch am wenigsten.

    liebe grüße,
    die papierbox

  7. #7 Christian Reinboth
    8. September 2010

    @papierbox: Der Einwand ist zwar im Prinzip richtig, in den Fällen, in denen das Licht direkt in den Himmel – und nicht beispielsweise von unten gegen eine Infotafel oder einen Baum – abgegeben wird, taugen die Bodenleuchten aber nicht einmal zu Designzwecken, da über 99% des Lichts wirkungslos “verpuffen”. Darüber hinaus ging es mir mit dem Artikel vor allem darum, einmal anhand konkreter Zahlen aufzuzeigen, wie sehr sich ein ganz alltägliches Beleuchtungsszenario aus der Sicht des Lichtsmog-Kritikers durch den Einbau von Bodenleuchten – gemessen an der Upward Light Ratio – verschlechtert…

    Wobei natürlich auch die grundsätzliche Frage im Raum steht, ob denn der vermeintliche ästhetische “Designnutzen” es überhaupt rechtfertigt, die Lichtverschmutzung in die Höhe zu treiben und damit den – ästhetisch meiner Ansicht nach weitaus ansprechenderen – Blick auf den Sternenhimmel zu verbauen oder sogar – wie im von Jan verlinkten Text geschildert – die Sicherheit von Verkehrsteilnehmern zu gefährden…

  8. #8 papierbox
    8. September 2010

    @cr.. versteh mich nicht falsch, ich mag die bodenlampen ebenso nicht, sie stören mich und auch ich hab lieber eine “lichtärmere stadt”, auch wenn ich hier auf meiner nordsee insel im moment nicht so davon betroffen bin (aber auch auf einer <2000menschen insel kann es zuviel licht geben..)
    gegen das “design” argument kann man sehr schwer ankommen, vielleicht ist dein ansatz gar nicht so schlecht, um zu verdeutlichen “wenn ihr “design” haben wollt ok, aber es kostet euch eben .. und bringt euch eben auch NUR “nett aussehen” und nicht noch mehr licht”.

    design funktioniert auch wenn 99% des lichts wo anders hingehen… wichtig ist doch nur, das was bei den leuten ankommt: bodenlampen sieht der mensch schon von weiten, er fühlt sich sicherer, da heller, er fühlt sich mit dem boden und der stadt verbunden, … -das könnten zumindest “argumente” von befürwortern sein.

    ich würde ja sogar sagen, dass sie die ganze gegend noch dunkler machen, weil ein bodenlicht im extremfall gar keinen gegenstand sondern nur einen selbst “trifft”,
    das auge sich dem anpasst, der rest damit dunkler wirkt. aber keine ahnung ob sowas wissenschaftlich beweisbar / nachvollziehbar ist..

  9. #9 Christian Reinboth
    8. September 2010

    @papierbox:

    design funktioniert auch wenn 99% des lichts wo anders hingehen…

    Um mal einen etwas unorthodoxen Vergleich zu wagen: Design ist in erster Linie eine Geschmacksfrage, ähnlich wie beispielsweise Musik. Ebenso, wie ich aber nicht das Recht habe, im Namen der Kunst alle Einwohner eines Ortes oder einer Stadt mit sagen wir mal Volksmusik dauerzubeschallen, halte ich es für fraglich, ob das Ausdimmen des Sternenhimmels für alle(!) dürch künstlerische “Design”-Beleuchtung überhaupt gerechtfertigt sein kann. Wir räumen dem hypothetischen Stadtplaner schon eine große Macht ein, wenn wir ihm das Recht zugestehen für uns alle zu entscheiden, ob schicke Beleuchtung wichtiger ist, als der Blick auf den nächtlichen Sternenhimmel (von der UNESCO immerhin mittlerweile als schützenswert eingestuft).

    bodenlampen sieht der mensch schon von weiten, er fühlt sich sicherer, da heller, er fühlt sich mit dem boden und der stadt verbunden, …

    Das ist in der Tat ein Riesenproblem: Menschen fühlen sich dort sicherer, wo es heller ist – auch wenn es objektiv betrachtet keinen Grund dafür gibt. Über die letzten Jahre gab es über mehrere Länder verteilt Studien, inwiefern man mit besonders heller Beleuchtung Kriminalität eindämmen kann bzw. ob sich ein Verzicht auf Beleuchtung (beispielsweise bei der partiellen Abschaltung von Straßenlampen nach Mitternacht) negativ auf die öffentliche Sicherheit auswirkt. In allen Fällen konnte kein statistisch aussagefähiger Zusammenhang zwischen Sicherheit und Beleuchtung gefunden werden. Ich hatte über einige dieser Studien hier schon mal ausführlich gebloggt:

    http://www.scienceblogs.de/frischer-wind/2010/02/mehr-licht-mehr-sicherheit.php

    Trotzdem zieht das “mehr Licht = mehr Sicherheit”-Argument immer wieder, einfach weil wir uns alle – mich eingeschlossen – in helleren Umgebungen sicherer fühlen, selbst wenn wir wissen, dass dieses Sicherheitsgefühl reine Selbtsttäuschung ist. Für den Lichtsmog-Gegner, der den Rückbau wirklich überflüssiger Beleuchtungsanlagen erreichen möchte, sind diese statistisch nicht begründbaren aber offenbar fest in unserer Psyche verankerten Sicherheitsbedenken eine der größten Hürden…

    ich würde ja sogar sagen, dass sie die ganze gegend noch dunkler machen, weil ein bodenlicht im extremfall gar keinen gegenstand sondern nur einen selbst “trifft”, das auge sich dem anpasst, der rest damit dunkler wirkt.

    Wo es nur Bodenlichter gibt, ist die Umgebung selbst in der Tat sehr dunkel – das sieht man ja auch an den Ergebnissen der dritten Simulation. Der Himmel aber wird durch das direkt nach oben abgegebene Licht aber dennoch aufgehellt, ähnlich wie bei einem Skybeamer (nur in anderen Dimensionen), der die Umgebung am Boden ja auch nicht großartig aufhellt, dafür aber merklich zur Lichtverschmutzung beiträgt…

  10. #10 armin
    9. September 2010

    Mal abgesehen von der Lichtverschmutzung und Energieverschwendung könnte ich mir vorstellen, dass man mit solch einer Beleuchtung auch negative Einflüsse auf die Fauna hat wenn z.B. in Parks Bäume von unten angestrahlt werden.

  11. #11 Christian Reinboth
    9. September 2010

    @armin: Auf jeden Fall! Wie schon im Post geschrieben weiß man, dass manche Laubbäume bei intensiver nächtlicher Beleuchtung ihre Blätter später verlieren und damit anfälliger für Frostschäden werden (Jan hatte hier schon mal was dazu gebloggt). Zu den Auswirkungen von Lichtsmog auf Pflanzen gibt es aber – leider – bei weitem nicht so viele Untersuchungen wie zu den Auswirkungen auf nachtaktive Tiere. Bei der Royal Astronomy Society of Canada gibt es aber eine gute Übersichtsseite zum derzeitigen Wissensstand:

    http://calgary.rasc.ca/lp/plants.html

  12. #12 Pete
    13. September 2010

    Die so “tollen” _nach_oben_Strahler sind wirklich eine Pest. Es gibt vielleicht nur eine sinnvolle Verwendung dafuer, z.B. auf Fusswegen etwas zu markieren, etwa Stufen.
    Dafuer braucht es aber keine 70W-Leuchten, sondern es genuegt eine LED, die etwas Licht erzeugt, das wahrgenommen wird. OK, im Winter kann die sich nicht freischmelzen 😉

    Ansonsten hat Christian sehr schoen gezeigt, dass die Bodenleuchten nur Architekten und Hersteller gluecklich machen, sonst fallen nur Kosten an, ohne dass man dafuer einen adequaten Nutzen erhaelt. Lichtverschmutzung ist jedenfalls keiner.

    Was die Leuchten unter Baeumen angeht, ich habe die Links zu den Untersuchungen dazu nicht weiter verfolgt, aber ich kann mir ausserdem noch vorstellen, dass Pflanzen es nicht unbedingt “moegen”, von unten angestrahlt zu werden.

    Pete

  13. #13 Andreas Hänel
    16. September 2010

    Hallo,
    eine kleine Anmerkung sei erlaubt: ULR (oder ULOR = upward light output ratio) bezieht sich nach der Definition (auch bei Dialux) immer nur auf die Leuchte im installierten Zustand (nicht der Szene). Danach müssten Bodenleuchten immer ULR=100% haben. In Studien zur europäischen Ökodesign Richtlinie wird gefordert, ULR zu minimalisieren und von maximal 20% gesprochen – demnach sollten Bodenleuchten eigentlich verboten werden! Stattdessen wird deren Installation beispielsweise in osteuropäischen Ländern (beobachtet in Ungarn und Rumänien) von der EU gefördert!

    Andere Modelle (z.B. der franz. AFE – http://www.lux-editions.fr/recommandations_guides.asp?acc=A_ oder des amerikanischen LRC – http://www.lrc.rpi.edu/researchAreas/outdoor.asp) versuchen, das nach oben abgegebene Licht in einer Szene zu berechnen.
    Andreas

  14. #14 Christian Reinboth
    20. September 2010

    @Andreas Hänel:

    Hallo Herr Dr. Hänel – es freut mich, dass Sie hier kommentieren. Vielen Dank für den Hinweis zur ULR-Berechnung – ich war auch stets der Ansicht, dass sich ULR/ULOR nur auf die Leuchte und nicht auf das Szenario bezieht, vermute aber, dass die DIALux-interne Rechenvorschrift von dieser Regel abweicht, da ein Szenario, welches ausschließlich über Bodenleuchten verfügt, ansonsten in der Tat stets zu einem ULR von 100% führen müsste, was aber nicht der Fall ist. Offenbar kalkuliert DIALux ein, welcher Anteil des emittierten Lichts aufgrund von Hindernissen nicht unmittelbar in den Himmel abgegeben wird:

    “DIALux considers only luminaire flux that goes directly into the sky. Luminaire flux above the horizontal, that is both used for lighting of vertical structures such as facades, and is restricted to these structures, will not be considered.”

    Was das Verbot von Bodenleuchten betrifft, kann ich Ihnen nur zustimmen. Leider befinden sich zahlreiche Städte und Kommunen derzeit in einem regelrechten “Wettrüsten” um die “kunstvollste Innenstadtbeleuchtung”, in dessen Rahmen – zumindest gefühlt – jeder zweite Baum und jede dritte Gebäudefassade von unten illuminiert wird. Ein Trend, dem vermutlich wirklich nur der Gesetzgeber Einhalt gebieten kann…