9. Exkurs: Stromverbrauch und Betriebskosten

Folgender Exkurs gibt exemplarisch für die LEDTEK LEDBRIX Outdoor-Serie eine Einschätzung über Stromverbrauch und Betriebskosten einer LED-Wand. Sämtliche Ergebnisse sind übertragbar auf LED-Wände mit abweichendem Pixelabstand und werden je für 1m² angegeben.

Basisversuch Beispielhaft wurden sechs LEDBRIX-Module zu einer Wand miteinander verbunden und mittels angeschlossenem NovaStar TB6 Controller angesteuert. Das Rechenbeispiel geht von einer 15m² großen LED-Wand mit täglicher Betriebszeit von 6-23 Uhr aus. Die durchschnittliche Helligkeit ist angesetzt auf 50%, da die Helligkeitseinstellung in Morgen- und Abendstunden regelmäßig deutlich geringer gestuft wird. Der Betrieb wird simuliert über das zufällige Abspielen mehrerer unterschiedlicher Videos. Über diesen Basis-Versuchsaufbau ermitteln wir einen durchschnittlichen Verbrauch von 114 Watt pro Quadratmeter und Stunde. Umgerechnet auf 15m² ein Verbrauch von 1,71kWh. Bei 17 Stunden täglichem Betrieb werden damit 29,07kW verbraucht. Bei einem angenommenen Strompreis von 0,25€ kostete der Betrieb am Tag 7,30€. Der Standby-Modus würde stündlich rund 0,20€ kosten. Für die gesamte Standby-Phase (23-6 Uhr) wären es dementsprechend 1,40€, im Monat kämen 42€ zusammen. Insgesamt ergeben sich für 24 Stunden Kosten in Höhe von 8,70€ und ein monatlicher Aufwand von 261€.

Einordnung und Erläuterungen Der Basis-Versuchsaufbau bildet die Grundnutzung einer LED-Wand ab, in der üblicherweise dargestellte Videosequenzen und Animationen bei durchschnittlichen Lichtverhältnissen abgespielt werden. Diese praxisnahe Darstellung vermag die ausschlaggebenden Stellschrauben, die den Stromverbrauch direkt beeinflussen, nicht zu ermitteln. Zu diesem Zwecke und um einen tieferen Einblick zu erlangen, sind über den Basis-Versuch hinaus zusätzliche Experimente unternommen worden:

Grundlegendes Verständnis RGB-Farbmodell, additive Farbmischung und Farbdarstellung einer LED-Wand: Um im Computerbereich eine Bildschirmfarbe zu definieren, wird häufig das RGB-Modell verwendet. Die Grundfarben dieses Modelles sind Rot, Grün und Blau. Weißes Licht entsteht dabei aus einer Überlagerung der drei Grundfarben. Legt man diese zu gleichen Teilen übereinander, addiert sich die Lichtmenge und es entsteht Weiß (adaptives Farbmischsystem). Auf einer LED-Wand wird die Darstellung von Weiß damit durch das gleichzeitige Anschalten einer roten, grünen und blauen LED ermöglicht. Das Abspielen von Inhalten mit großen Weißanteilen wird damit mutmaßlich einen höheren Stromverbrauch zur Folge haben als eine Inhaltsdarstellung mit weniger Weißanteil. In der untenstehenden Grafik sind die Ergebnisse der ersten dazu durchgeführten Zusatzmessreihe zu sehen. Eine Messung der drei Grundfarben (RGB) und reinem Weiß. Als Vergleichswert ist Schwarz der Grundverbrauch der LEDWand angezeigt, der für die Bereitschaft der Steuerelemente genutzt und auch aufgewendet wird, wenn die LED-Wand nicht bespielt wird.

Gemessen wurde jeweils bei 100, 75, 50 und 25 Prozent Helligkeit über einen längeren Zeitraum:

Deutlich erkennbar ist, dass Weiß erwartungsgemäß signifikant mehr Energie verbraucht als die anderen Farben. Die hinzugefügte Variable der Helligkeitsstufe, auf der die Wand betrieben wird, hat einen vergleichsweise geringen Einfluss auf den Energieverbrauch.

Um uns im nächsten Schritt dem realistischen Anwendungsszenario der Bewegtbilddarstellung zu nähern, stellen wir auf der Beispielwand Bilder dar, die nicht reines, sondern verschiedene Anteile Weiß enthalten:

Abb. 172.Exkurs: Stromverbrauch in Abhängigkeit von Weißanteil und Helligkeit

Abb. 173.Exkurs: Weißanteil 1/2 (Ø Stromverbrauch / m²: 374 Watt) Abb. 174.Exkurs: Weißanteil 1/4 (Ø Stromverbrauch / m²: 218 Watt)

Abb. 175.Exkurs: Weißanteil 1/8 (Ø Stromverbrauch / m²: 138 Watt) Abb. 176.Exkurs: Weißanteil 1/16 (Ø Stromverbrauch / m²: 94 Watt)

Auch diese Bilder lassen wir über einen längeren Zeitraum, in zufälligen Ausschnitten und unterschiedlichen Helligkeitsstufen auf unserer Wand anzeigen und erhalten die folgenden Ergebnisse: Es ist auch hier deutlich erkennbar, dass der Weißanteil des dargestellten Inhaltes einen merklich größeren Einfluss auf den Stromverbrauch hat als die eingestellte Helligkeitsstufe. Die Ergebnisse der Darstellung mehrerer Bildausschnitte eines Bildes mit 1/8 Weißanteil (grün) entsprechen dabei beinahe den Messergebnissen des Langzeitvideotests im Basisversuch. Durchschnittlich liegt also der Weißanteil in der Bewegtbilddarstellung zwischen 1/4 und 1/16. Insgesamt liegt der Stromverbrauch der Beispielwand damit unter dem regelmäßig dargestellten Durchschnittsverbrauch, der für die Hardware angegeben ist.

Weitere Stromsparmöglichkeiten

Zeitprogrammierung: Mithilfe einer Zeitschaltuhr können Betriebszeiten und Helligkeit der Wand programmiert werden, um Strom zu sparen.

Sensoren: Um maximale Effizienz zu erreichen, kann die Helligkeitssteuerung einer LEDWand vollständig automatisiert werden. Dabei messen Lichtsensoren die aktuelle Umgebungshelligkeit und gleichen mittels Software die Anzeigehelligkeit einerLED-Wand an.

Auf Stand-by verzichten: In der Regel führt eine Softwareabschaltung lediglich zur Deaktivierung der Inhaltswiedergabe, das Display wäre im Stand by-Modus und ein Grundverbrauch noch immer gegeben. Das Hinzufügen eines echten Ein-/AusSystems spart zusätzlich Energie.