Papilio

Was es macht

Lichtverschmutzung und Energieverbrauch durch Straßenbeleuchtung haben drastische Auswirkungen auf unsere Umwelt. PAPILIO ist eine insektenfreundliche Straßenlaterne mit intelligenter Lichtsteuerung, die den Strom klimaneutral durch einen Windrotor erzeugt.

Deine Inspiration

Inspiration waren zum einen neue Studien über die Auswirkungen von Lichtverschmutzung. Eine Besichtigung des Licht-Forschungsfelds des IGB Instituts im Havelland inspirierte mich dazu, das Problem aus einer Designperspektive neu zu denken. Nach der intensiven Auseinandersetzung mit Straßenlaternen, fiel mir zudem auf, dass diese optimale Voraussetzung zur Nutzung von Windkraft darstellen: Sie haben eine ideale Höhe (da in 3 bis 6 m Höhe bodennahe Winde am stärksten sind), sind zahlreich vorhanden, stabil im Boden verankert und meist umgeben von unausgeschöpften, anthropogenen Energieströmungen, wie der verdrängten Luft durch Autos oder Züge.

So funktioniert es

PAPILIO fungiert als „Prosumer“: das Produkt verbraucht nicht nur Energie, sondern erzeugt sie gleichzeitig aus einer regenerativen Quelle, dessen Potenzial besonders in Städten stetig zunimmt: dem Wind. Je höher wir Städte bauen, um so windiger werden sie. In die Leuchte integriert ist ein Lithium-Ionen Akku und ein Rotor, für den die Windrichtung keine Rolle spielt. Durch seine diagonale Anordnung kann dieser sowohl aus vertikalen (natürlicher Wind), wie auch horizontalen Luftströmungen (z.B. Luftverdrängung durch Verkehr) Energie erzeugen. PAPILIO ist als „Full-Cut-Off“ Leuchte konstruiert, die Licht ausschließlich nach unten auf die Straße abstrahlt und Richtung Nachthimmel abschirmt. Die eingesetzte LED hat mit einer Farbtemperatur von 2700 K ein Farbspektrum, das auf Insekten eine wesentlich geringere Anziehung ausübt. Hinzu kommt eine bedarfsabhängige Lichtsteuerung mit Infrarotsensor, die Energieverbrauch und Lichtverschmutzung noch weiter minimiert.

Designprozess

Das Projekt startete mit der Anfertigung zahlreicher Prototypen, die mit Anemometer und Umdrehungszähler an verschiednen Standorten getestet wurden, um schrittweise die Form des Rotors zu verbessern. Während der Ausarbeitung der Konstruktion war wichtig, dass das Element, in dem sich Generator und Akku befinden, baugleich mit dem Element ist, in die LED verbaut ist, um eine einfache, kostengünstige Produktion zu ermöglichen. Zudem wurden Versuche mit unterschiedlichen Batteriearten durchgeführt. In dem finalen Aufbau wurde ein 30Ah Akku verwendet, wodurch windstille Phasen von bis zu drei Tagen überbrückt werden können. Somit ist es möglich, PAPILIO komplett autark einzusetzen, ohne die aufwendige Verlegung von Elektrizitätsinftrastruktur, was auch eine Beleuchtung an abgelegenen Orten ermöglicht. Alternativ kann das Produkt aber auch mit einem Stromnetz verbunden werden, um bei starkem Wind überschüssigen Strom einzuspeisen. Zur Auswahl eines geeigneten Lichtspektrums, tauschte ich mich mit Wissenschaftlern der TU Berlin aus, die die Auswirkungen von verschiednen Lichtmitteln auf Insekten und andere Organismen untersuchen. Schließlich entwickelte ich ein Montageprinzip, bei dem die Leuchte sowohl an einem Mast, aber auch an einer Hauswand oder einem Baum befestigt werden kann.

Warum es anders ist

Laut einer Studie des BMU wird für die weltweite Straßenbeleuchtung etwa 19% der gesamten globalen Elektrizität verbraucht. Allein in Deutschland verursachen Straßenlaternen eine jährliche CO2 Emission von rund 2,5 Mio. Tonnen. Straßenlaternen brennen meist die gesamte Nacht hindurch — unabhängig davon, ob sie überhaupt benötigt werden. Sie sind verantwortlich für eine kontinuierliche Zunahme von Lichtverschmutzung um weltweit jährlich ca. 6%. Zwar setzen sich immer mehr energiesparende LED-Laternen durch, doch deren Lichtspektrum hat meist einen großen Blau-Anteil und ist dadurch besonders schädlich für unseren Circadianen Rhythmus, für Pflanzen und Tiere. Pro Sommernacht sterben allein in Deutschland durchschnittlich 1,2 Mrd. Insekten durch Straßenbeleuchtung. Im Vergleich dazu reduziert PAPILIO den ökologischen Fußabdruck um ein Vielfaches, indem der Strom vor Ort klimaneutral erzeugt wird und das Licht ausgeschaltet wird, sobald niemand in der Nähe ist.

Pläne für die Zukunft

Es gibt bereits viele Anfragen für das Produkt, was einen großen Bedarf unter Beweis stellt — besonders für windige Küstengegenden oder Bergregionen. Der nächste Schritt werden weitere Tests im Windkanal sein, um die Form der Rotoren nochmals zu optimieren. Da es sich bei PAPILIO um eine neue Produkttypologie handelt, müssten zudem auch rechtliche Grundlagen geklärt werden, damit der Implementierung eines rotierenden Körpers in den öffentlichen Raum nichts im Wege steht. Da es sich um ein Produkt handelt, das verschiedenste Metiers überspannt — von Lichtdesign bis Windenergietechnik — bin ich auf der Suche nach einem interdisziplinären Team.

Auszeichnungen

Dies ist der erste Wettbewerb, für den das Projekt eingereicht wird.