Wie hoch sind die Betriebskosten einer LED-Wand? Ein Experiment

Einleitung

Wer mit dem Gedanken spielt eine LED-Wand einzusetzen, möchte vorher selbstverständlich einschätzen können, wie hoch die laufenden Kosten für den Betrieb ausfallen werden. Wie so oft lässt sich auf diese Frage erst einmal keine Standardantwort geben. Denn wieviel Strom eine LED-Wand verbraucht, hängt von verschiedenen sich teilweise bedingenden Faktoren ab.

Wie sieht das konkrete Anwendungsszenario aus? Soll die Wand draußen oder in einem Gebäude zum Einsatz kommen? Wie groß ist die Wand? Wie viele Stunden ist sie täglich in Betrieb? Und welche Inhalte sollen darüber ausgespielt werden?

In einem Experiment mit unserem LEDBRIX-System wollen wir herausfinden, wie viel Strom unsere Wand unter verschiedenen Bedingungen verbraucht und eine Kosteneinschätzung für den Betrieb geben.

Versuchsaufbau

Für unseren Versuchsaufbau haben wir sechs LEDBRIX-Module zu einer Wand miteinander verbunden. Mittels angeschlossenem NovaStar TB6 wird diese angesteuert.

Unser Versuchsaufbau besteht aus den folgenden Komponenten:

• 6 LEDBRIX-Module P6+WH (je 640x320mm mit einer Grundspannung von 242 Volt; 5500 Nits Leuchtstärke)
• 2 große Flugrahmen (=LEDBRIX-Installationsrahmen)
• 1 NovaStar TB6 Steuergerät
• 1 MacBook Air
• Stromanschlusskabel (LEDBRIX)
• 2 x 1,5m Cat.6a-Netzwerkkabel
• 1 Stromzähler

Für unser Experiment wollen wir zunächst die reinen Farben Rot, Grün, Blau und Weiß über unsere LEDBRIX-Wall über mehrere Stunden anzeigen lassen und den Stromverbrauch auf verschiedenen Helligkeitsstufen messen. Die Ergebnisse rechnen wir jeweils auf 1 m² um.

Quelle Bild: Wikimedia Commons

Grund- und Maximalverbrauch

Jede LED-Wand hat einen Grundverbrauch. Auch wenn keine Inhalte angezeigt werden, die Wand also schwarz ist, verbraucht sie für die Bereitschaft von Steuerelementen und Platinen Energie. Dieser Grundverbrauch ist nur durch das komplette Ausschalten der Wand zu verhindern.

Der nominelle Grundverbrauch für einen Quadratmeter LEDBRIX beträgt 53 Watt.

Der Maximalverbrauch ist dagegen nur ein theoretischer Wert. Er kann allein dadurch erreicht werden, dass reines Weiß auf höchster Helligkeitsstufe auf der Wand ausgespielt wird. Dafür müsste man schon ein leeres Worddokument oder dergleichen anzeigen lassen. Selbst Bilder oder Videos von verschneiten Bergen oder einer Wolkenfront kommen bei Weitem nicht an den Maximalverbrauch heran.

Der Maximalverbrauch für einen Quadratmeter LEDBRIX beträgt 683 Watt.

Messung 1: Reine Grundfarben

Zunächst haben wir die drei Grundfarben (RGB) und reines Weiß bei 100, 75, 50 und 25 Prozent Helligkeit jeweils über einen längeren Zeitraum gemessen. Zur Einordnung führen wir den Grundverbrauch der Wand mit auf. In der untenstehenden Grafik sind die Ergebnisse dieser ersten Messreihe zu sehen. Dort wird noch einmal deutlich, dass Weiß signifikant mehr Energie verbraucht als die anderen Farben. Die Helligkeitsstufe, auf der die Wand betrieben wird, hat dagegen einen weniger großen Einfluss auf den Energieverbrauch – zumindest bei den RGB-Farben. Außerdem geht hervor, dass die drei Grundfarben unterschiedlich viel Energie benötigen – von ihnen fordert Grün am meisten.

Messung 2: Weißanteile

Wie wir in unserem Exkurs in die additive Farblehre gelernt haben, besteht weißes Licht aus einer Überlagerung des gesamten Farbspektrums bzw. der Primärfarben. Auf einer LED-Wand wird Weiß durch das gleichzeitige Anschalten einer roten, grünen und blauen LED ermöglicht.

Weißes Licht verbraucht dabei mit Abstand am meisten Energie. Wenn es darum geht den Stromverbrauch einer LED-Wand richtig einzuschätzen, kommt es also auf die Helligkeitsstufe und auf den Weißanteil der angezeigten Inhalte an.

Um nachvollziehen zu können wie hoch der Verbrauch in diesen Fällen ist, haben wir verschiedene Weißanteile bei unterschiedlichen Helligkeiten gemessen.

Unsere Messergebnisse wollen wir nun einordnen. Wir haben bereits gelernt, dass der Maximalverbrauch unserer LEDBRIX-Wand nur zu erreichen ist, wenn wir ein komplett weißes Dokument auf höchster Helligkeitsstufe anzeigen lassen würden. Um uns einem realistischen Anwendungsszenario zu nähern, haben wir nach Bildern gesucht, die die verschiedenen gemessenen Anteile Weiß enthalten und demnach ähnlich viel Strom verbrauchen.

Eine Fotografie mit einem Weißanteil von 3/4 zu finden, war gar nicht so einfach. Dabei müsste es schon ein Schneemann vor weißem Hintergrund ohne auffällige Schatten und oder andere dunkle Elemente handeln. Ab 1/2 Weißanteil wird es leichter.

Schauen wir uns folgendes Bild an: Eine weiße Kaffeetasse auf weiß-grauem Hintergrund mit ein paar dunkleren Schattierungen und Konturen. Wir haben zufällige Ausschnitte dieses Bildes über einen längeren Zeitraum auf unserer Wand anzeigen lassen. Der durchschnittliche Verbrauch lag bei 374 Watt pro m² – das entspricht dem Anzeigen eines Weißanteils von 1/2.

Quelle: Nordwood Themes, unsplash.com

Als nächstes haben wir zufällige Ausschnitte aus dieser verschneiten Berglandschaft auf die LEDBRIX-Wand gebracht. Diese verbrauchen im Schnitt so viel Energie wie ein Weißanteil von 1/4 – 218 Watt pro m².

Quelle: Chris Biron, unsplash.com

Nun wird es bunter – und damit weniger weiß. Das Anzeigen von Teilen dieses Bergsee-Panoramas verbraucht durchschnittlich 138 Watt pro m² – so viel wie 1/8 Weiß auf unserer Wand. Das energiehungrige Weiß der vorigen Bilder wird hier von Blau- und Grüntönen ersetzt.

Quelle: Pietro de Grandi, unsplash.com

Zu guter Letzt das Pendant zu 1/16 Weißanteil: Durchschnittlich 94 Watt pro m² verbraucht das Anzeigen von Teilen dieses Wald-Bildes.

Quelle: Sebastian Unrau, unsplash.com

Messung 3: Videos

Über LED-Wände werden in aller Regel bewegte Bilder ausgespielt. Mit den Erkenntnissen aus unseren Messreihen wollen wir nun die Hypothese aufstellen, dass gängige Videos einen Weißanteil zwischen 1/4 und 1/16 aufweisen und dementsprechend wenig Energie verbrauchen.

Um diese Annahme zu überprüfen und anhand der Daten letztlich eine realistische Kostenrechnung aufstellen zu können, haben wir acht verschiedene, 30-minütige Youtube-Videos in zufälliger Reihenfolge und verschiedenen Helligkeitsstufen über mehrere Tage nonstop laufen lassen und dabei den Energieverbrauch gemessen.

Im Langzeittest haben unsere Videos auf maximaler Helligkeit also durchschnittlich 175 Watt pro Stunde verbraucht. Wie dieses Ergebnis eingeordnet werden muss und was es für eine realistische Kostenermittlung bedeutet, fassen wir in einem abschließenden Fazit zusammen.

Zusammenfassung und Kostenermittlung

Bei der Ermittlung der Betriebskosten unserer LEDBRIX-Wand spielt der Weißanteil der gezeigten Inhalte eine weitaus gewichtigere Rolle als die Helligkeit ebenjener. Der Maximalverbrauch, den unsere Wand theoretisch ziehen kann, sagt dabei nichts aus. Er ist nur bei der Anzeige von reinem Weiß auf höchster Helligkeitsstufe zu erreichen – ein Szenario, das praxisferner kaum sein kann.

Auch der Durchschnittswert, der auf den Datenblättern der Hardware angegeben ist, entspricht oft keinem realistischen Anwendungsszenario. Um diesen Wert zu erreichen, müssten wir unsere weiße Teetasse auf weißem Hintergrund aus dem Beispiel von oben permanent auf der LED-Wand anzeigen lassen.

In der Regel werden über LED-Wände Videosequenzen und Animationen ausgespielt. Unser Langzeittest mit verschiedenen Videos im gängigen Format hat gezeigt, dass pro Quadratmeter etwa 175 Watt pro Stunde verbraucht werden – bei maximaler Helligkeit. Im folgenden Rechenbeispiel gehen wir von einer durchschnittlichen Helligkeit von 50% aus. Dies ist ein realistischer Durchschnittswert. In den Morgen- und Abendstunden kann die Helligkeit gewöhnlich auf eine deutlich geringere Stufe eingestellt werden, tagsüber sind bei hoher Sonneneinstrahlung auch schon mal über 50% nötig.

In der folgenden Kostenermittlung gehen wir von einer 15 m² großen Wand aus, die von 6-23 Uhr bei durchschnittlich 50% Helligkeit in Betrieb ist.

Unter diesen Bedingungen liefe die Wand mit einer durchschnittlichen Leistung von 114 Watt pro Quadratmeter und Stunde. Auf 15 m² umgerechnet ergibt das 1,71 kWh. Bei 17 Stunden Betrieb am Tag werden so 29,07 kW verbraucht. Bei einem Strompreis von 0,25€ würde der Betrieb in diesem Fall rund 7,30€ pro Tag kosten. Der Standby-Modus würde rund 20 Cent pro Stunde kosten – die gesamte Nacht (von 23-6 Uhr) dementsprechend 1,40€.

In unserem Szenario würde der Betrieb der 15m² großen LEDBRIX-Wand monatlich 261€ kosten. 42 Euro könnte man sparen, wenn man die Wand außerhalb der Nutzungszeit komplett ausschaltet.

Stromsparmöglichkeiten

Wir haben gelernt, dass der Weißanteil der gezeigten Inhalte ein wichtiger Faktor ist, wenn es um den Stromverbrauch unserer LEDBRIX-Wand geht. Je höher dieser ausfällt, desto mehr Energie wird folgerichtig verbraucht. Im Außenbetrieb mit direktem Sonneneinfall muss eine Wand oft heller eingestellt werden, damit Inhalte gut erkennbar bleiben. Bei wenig Sonnenlicht oder in der Nacht kann entsprechend angeglichen werden. Der Kostenunterschied bei Betrieb auf unterschiedlichen Helligkeitsstufen hält sich allerdings in Grenzen, wie an nachfolgender Auflistung zu sehen ist.

Um ein LED-Display effektiv zu steuern und so die Betriebskosten zu senken, gibt es mehrere Möglichkeiten:

• Auf Stand-by verzichten: In der Regel führt eine Softwareabschaltung lediglich zur Deaktivierung der Inhaltswiedergabe – das Display wäre so im Stand by-Modus. Das Hinzufügen eines echten Ein-/Aus-Systems spart zusätzlich Energie.
• Zeitprogrammierung: Mithilfe einer Zeitschaltuhr können Betriebszeiten und (je nach Tageszeit) die Helligkeit der Wand programmiert werden, um Strom zu sparen.
• Sensoren: Um maximale Effizienz zu erreichen, kann die Helligkeitssteuerung einer LED-Wand komplett automatisiert werden. Dabei messen Lichtsensoren die jeweils aktuelle Umgebungshelligkeit und gleichen mittels Software die Anzeigehelligkeit einer LED-Wand an.

Sie haben Fragen zum effizienten Betrieb von LED-Wänden oder interessieren sich für unsere Produkte?

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Quelle Beitragsbild: ColiN00B auf pixabay.com