LED-Straßenlaternen sind energieeffizient, aber sind sie umweltfreundlich? Es ist kompliziert

Rick Newmans Hinterhof im Osten von Boca Raton hat die Atmosphäre von Old Florida: Ein Swimmingpool ist von lebenden Eichen und Palmen umgeben.

Das üppige Blätterdach der Bäume schützt den Bereich seit Jahren vor der Sonne und dem sanften, orange-gelben Licht einer nahegelegenen Straßenlaterne.

„Ich habe daran gearbeitet, eine natürliche Oase mitten in der Stadt zu schaffen, und das war sehr erfolgreich“, sagte Newman, Biologe und Vorsitzender des Umweltbeirats von Boca Raton. „Dann kommen sie und leuchten mittendrin. Das hat eine Wirkung.“

Der „Scheinwerfer“, den er meint, ist eine neue LED-Straßenlaterne, die viel heller erscheint als die bisherige herkömmliche Natriumdampf-Hochdrucklampe. Natriumhochdruck-Straßenlaternen strahlen ein warmes, bernsteinfarbenes Licht aus.

„Diese LEDs sind ungeeignet“, sagte Newman. „Sie sind viel zu hell.“

Seit letztem Sommer wurden fast alle alten Lampen auf den Straßen von Boca Raton durch LEDs, also Leuchtdioden, ersetzt. LEDs sind weißer und heller als herkömmliche Natriumdampf-Hochdrucklampen und erscheinen für das menschliche Auge heller.

Es handelt sich um einen Übergang, der in Gemeinden in ganz Südflorida sowie im gesamten Bundesstaat, im ganzen Land und auf der ganzen Welt stattfindet.

LEDs verbrauchen deutlich weniger Energie und gelten daher als Instrument im Kampf gegen den Klimawandel. Und es kostet die Kommunalverwaltungen weniger Geld, sie mit Strom zu versorgen und zu unterhalten. Medizinische Experten und Wissenschaftler warnen jedoch davor, dass LEDs bei unsachgemäßer Verwendung schädliche Auswirkungen auf Menschen, Wildtiere und die Umwelt haben können.

Satellitenbilder zeigen, dass LED-Beleuchtung die Lichtverschmutzung erhöht. Skyglow nimmt um 10 % pro Jahr zu – weitaus schlimmer als die 2 % pro Jahr vor LEDs. Künstliches Licht in der Nacht stellt eine ernsthafte Bedrohung für unser Ökosystem dar.

Hellere Straßen bedeuten einen helleren Himmel. Und mehr Licht in der Nacht schadet allen Lebewesen. Forscher in England haben herausgefunden, dass LED-Straßenlaternen die Raupenpopulationen nachtaktiver Motten um fünfzig Prozent abtöten. Milliarden von Zugvögeln können sich in unserem immer heller werdenden Himmel nicht zurechtfinden. Die Paarung von Insekten wird reduziert. Es betrifft Bestäuber. Und Wissenschaftler befürchten, dass Lichtverschmutzung unseren Planeten verändert.

Laut einem Bericht der American Medical Association aus dem Jahr 2016 strahlen LEDs blaues Licht aus, das den Tagesrhythmus stört und Melatonin unterdrückt. Schlafmangel kann zu Gesundheitsproblemen wie Krebs, Diabetes, Herzerkrankungen und Fettleibigkeit führen.

„Amöben im Meer sind betroffen. Algen sind betroffen. Und alle höheren Tiere sind betroffen“, sagte Dr. Mario Motta, ein Kardiologe aus der Region Boston, der zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Berichts im Kuratorium der AMA tätig war. „Melatonin ist ein sehr primitives Hormon, das im Grunde in jedem untersuchten Tier vorkommt.“

Newman argumentierte, der Übergang zu LEDs in Boca Raton sei der richtige Schritt gewesen, aber er sei nicht richtig gehandhabt worden. Er wünschte, der Umweltbeirat, dem er vorsteht, wäre konsultiert worden. Ohne Abhilfemaßnahmen, sagte er, könnte die Umstellung auf LEDs die Ziele des Ausschusses zur Reduzierung der künstlichen Lichtverschmutzung bzw. des „Skyglow“, das Meeresschildkröten schaden kann, untergraben.

„Wir arbeiten an Dingen wie Skyglow, was der nächste Schritt zum Schutz nicht nur von Meeresschildkröten, sondern auch anderer Wildtiere ist. Ich meine, Vögel und Insekten, was auch immer“, sagte er, „und dabei wird noch nicht einmal erwähnt, was das ist.“ welche Art von Beleuchtung den Menschen schadet.

Die Entscheidung, auf LED-Straßenlaternen umzusteigen, lag nicht allein bei der Stadtverwaltung. Natriumdampf-Hochdrucklampen sind nicht mehr ohne weiteres erhältlich

Hersteller oder Versorgungsunternehmen.

Die Stadtverwaltung von Boca Raton könnte jedoch Maßnahmen ergreifen, um den Schaden von LEDs zu mildern: Dimmer können die Helligkeit verringern. Abschirmungen können das Licht nach unten richten und so ein Himmelsglühen verhindern. Und bernsteinfarbene LEDs begrenzen die Belastung durch schädliches blaues Licht.

Im Vergleich zu herkömmlichen weißen LEDs können diese Alternativen jedoch teurer sein.

Wie LEDs zum neuen Straßenbeleuchtungsstandard wurden

Bundes- und Landesbehörden, die Straßen überwachen, drängen seit Jahren auf die Umstellung auf LED-Straßenlaternen, ebenso wie Versorgungsunternehmen, die die Leuchten installieren und warten.

Im Jahr 2016 verabschiedete das Verkehrsministerium von Florida neue Regeln für den Straßen- und Brückenbau, die den Einsatz von Natriumdampf-Hochdrucklampen bei neuen staatlichen Projekten verbieten.

Eine Erklärung von Staatsbeamten ist, dass hellere Kreuzungen nachts für Fußgänger sicherer seien.

„Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass LED-Straßenbeleuchtung die nächtliche Sicherheit auf Straßen erheblich erhöht“, schrieb Grace Ducanis, Kommunikationsbeauftragte des FDOT, in einer E-Mail.

Die Federal Highway Administration hat den Einsatz von LED-Straßenlaternen in Florida hervorgehoben, um nächtlichen Fußgängertoten an Kreuzungen vorzubeugen, an denen zuvor keine oder nur eine Straßenlaterne vorhanden war.

„Florida verfolgt einen einzigartigen Ansatz, insbesondere bei der Konzentration auf Fußgängerüberwege“, sagte Richard Stepp, ein FDOT-Ingenieur, in einem Video der Bundesbehörde vom Dezember 2021. „Während die Ergebnisse noch vorläufig sind – LEDs sind sehr neu –, sehen die ersten Ergebnisse sehr vielversprechend aus.“

FDOT sagt außerdem, dass die alten Hochdruck-Natrium-Straßenlaternen nicht mehr einfach zu ersetzen oder zu reparieren seien. Laut Ducanis gelten sie „nicht als Industriestandard“ und sind „von Leuchtenherstellern nicht ohne weiteres erhältlich“.

Darüber hinaus hebt die Landesbehörde die Energieeffizienz von LEDs hervor.

„Im Vergleich zu früheren Technologien haben LED-Leuchten einen geringeren Wartungsbedarf, eine längere Nutzungsdauer und verbrauchen weniger Energie, was LEDs kosteneffizienter und umweltfreundlicher macht“, schrieb Ducanis.

Florida Power & Light, dessen Muttergesellschaft einer der größten Energieversorger in den USA ist, war auch maßgeblich an der Umstellung von Straßenlaternen auf LEDs in ganz Südflorida beteiligt. Aus öffentlichen Aufzeichnungen geht hervor, dass das Unternehmen in den Präsentationen von FPL vor Kommunalverwaltungen, die den Übergang zu LEDs fördern, „Vorteile“ wie „Energieeinsparungen von bis zu 50 % und mehr“ hervorhebt.

Die Präsentation – die auf Seite 30 des Protokolls einer Stadtratssitzung von Lantana zu finden ist – enthält keine Warnungen vor den Nachteilen von LEDs. Eine der Quellen, die FPL anführt, um die „Vorteile“ von LEDs zu veranschaulichen, ist ein Unternehmen, das sie verkauft.

Vertreter von FPL mit Hauptsitz im Palm Beach County lehnten ein Interview für diesen Artikel ab. Ein Sprecher verwies auf eine Telefonnummer, die auf der FPL-Website für einen „Beleuchtungsexperten“ aufgeführt war, aber als ein WLRN-Reporter die Nummer anrief, sagte die Person, die antwortete, es sei die falsche Abteilung und gab eine E-Mail-Adresse an, an die man sich wenden könne. WLRN hat eine Nachricht an die E-Mail-Adresse gesendet und keine Antwort erhalten.

In ganz Boca Raton gibt es fast 5.500 Straßenlaternen, und mehr als 90 % davon wurden seit Beginn der Umstellung auf LEDs umgestellt. Laut einem Sprecher der Stadt werden die neuen LED-Straßenlaternen von Boca Raton bis zu 40 Prozent weniger Energie verbrauchen als Natriumdampf-Hochdrucklampen.

FPL schätzt, dass dies laut Aufzeichnungen einer Entfernung von 234 Autos entspricht.

Warum medizinische Experten und Wissenschaftler besorgt sind

Der Bericht der American Medical Association aus dem Jahr 2016 warnte vor den Gesundheitsrisiken, die der weit verbreitete Übergang zu LED-Straßenlaternen mit sich bringt.

„Wir haben ein Papier herausgebracht, in dem im Grunde gesagt wurde: Das ist eine schlechte Idee“, sagte Motta, das ehemalige AMA-Vorstandsmitglied. „Weil es die menschliche Gesundheit beeinträchtigt und sich negativ auf die Umwelt auswirkt.“

Zu den größten Sorgen der Gruppe gehört die Störung des Schlafverhaltens von Menschen sowie von Schildkröten, Vögeln, Fischen und Insekten. Dem Bericht zufolge haben weiße LEDs einen fünfmal größeren Einfluss auf den zirkadianen Schlafrhythmus als herkömmliche Straßenlaternen.

„Dies ist ein völlig vermeidbares Problem“, fuhr er fort. „Wenn das Licht abgeschirmt ist, sodass es nicht direkt in Ihre Augen fällt, und wenn Sie das Blau entfernen, geht die Blendung drastisch zurück.“

Eric Vandernoot, ein Astronom, der seit fast einem Dutzend Jahren das Florida Atlantic University Observatory in Boca Raton betreibt, arbeitet daran, das Bewusstsein für die Gefahren zu schärfen, die mit einem helleren Nachthimmel verbunden sind.

„Wenn es nachts nicht richtig dunkel ist, werden in unseren Zellen die notwendigen Aufräum- und Reparaturarbeiten nicht durchgeführt“, sagte er. „Stellen Sie sich Ihr Haus vor: Wenn Sie es nie reparieren oder den Müll nie rausbringen, was wird dann nach einer Weile passieren? Es wird nicht mehr funktionieren.“

Kirt Rusenko, ein Meeresschützer, der nach 25 Jahren beim Gumbo Limbo Nature Center in Boca Raton kürzlich in den Ruhestand ging, ist Mitglied eines Komitees von Beleuchtungsspezialisten der International Dark-Sky Association (IDA). Die gemeinnützige Organisation mit Sitz in Tucson, Arizona, ist weltweit führend im Kampf gegen Lichtverschmutzung.

„Die meisten LED-Retrofits sind überlastet und geben viel mehr Licht ab als nötig“, sagte Rusenko.

Südflorida liegt auch an einer wichtigen Zugvogelroute, die jedes Jahr von Milliarden Vögeln in die südlichen Überwinterungsgebiete geflogen wird. Hellere Lichter bringen die Vögel eher aus der Bahn, locken sie in gefährliche städtische Umgebungen und verschwenden wertvolle Energie beim Versuch, wieder auf Kurs zu kommen.

In diesem Bericht aus dem Jahr 2016 empfahl die AMA, LED-Straßenlaternen auf 3.000 Kelvin zu begrenzen. Kelvin ist eine Einheit zur Messung der Lichtfarbe und -temperatur. Die Skala reicht von 1.000 bis 10.000, wobei 1.000 das wärmste Licht mit der geringsten Lichtmenge und 10.000 das hellste und kühlste Licht bedeutet.

Motta sagte heute, er würde insbesondere für Wohngebiete eine noch niedrigere Obergrenze von 2.700 Kelvin empfehlen.

Die IDA empfiehlt 2.200 Kelvin oder weniger.

Ducanis, der Sprecher von FDOT, schrieb in einer E-Mail, dass die LED-Beleuchtung in neuen staatlichen Projekten gemäß den Empfehlungen der AMA auf 3.000 Kelvin begrenzt sei.

Diese Regelung gilt allerdings nicht für Kommunen. Die neuen Straßenlaternen im Landesinneren von Boca Raton haben nach Angaben der Stadt eine Lichtstärke von 3.000 bis 4.000 Kelvin.

Nach Angaben der National Conference of State Legislatures haben mindestens 19 Bundesstaaten, der District of Columbia und Puerto Rico Gesetze, die darauf abzielen, die Lichtverschmutzung zu reduzieren. Dazu gehört auch Florida.

Doch während die Gesetze in vielen anderen Bundesstaaten Bestimmungen enthalten, die eine Abschirmung erfordern oder die Helligkeit begrenzen, ist das Gesetz in Florida viel enger gefasst und konzentriert sich nur auf die Beleuchtung in Küstengebieten, in denen Meeresschildkröten nisten. Das Gesetz überlässt es den lokalen Regierungen, zu entscheiden, ob sie Verordnungen zum Schutz von Jungtieren umsetzen. Viele Kommunen im ganzen Bundesstaat haben diese lokalen Regeln übernommen.

Es gibt sicherere LED-Optionen – aber sie kosten mehr

LED-Straßenlaternen müssen kein Ärgernis sein.

Durch Dimmen des Lichts kann die Lichtverschmutzung verringert werden, die sich auf nistende Meeresschildkröten, Zugvögel, Korallenriffe, Insekten und Pflanzen auswirkt. Abschirmungen reduzieren die Blendung in den Augen von Autofahrern oder Fußgängern und verhindern, dass der Himmel nachts unnötig beleuchtet wird, da sie das Licht nach unten richten. Bernsteinfarbene Glühbirnen sind nicht nur für Meeresschildkröten, sondern für alle Wildtiere freundlicher als weiße LEDs, die viel blaues Licht ausstrahlen.

Während Energieeffizienz ein klarer Umweltvorteil von LEDs ist, zeigen Untersuchungen, dass sie die Lichtverschmutzung verschlimmern, was ein klarer Nachteil ist.

Tatsächlich hat Boca Raton Maßnahmen ergriffen, um junge Meeresschildkröten zu schützen, die durch künstliches Licht verwirrt werden. Da Jungtiere den Mond und die Sterne zur Navigation nutzen, kann die Beleuchtung durch Straßenlaternen und Gebäude ihre Fähigkeit beeinträchtigen, den Weg zum Meer zu finden. Manchmal reisen sie in Richtung Stadt und verwechseln das sogenannte Himmelslicht mit Mondlicht.

Boca Raton war eine der ersten Gemeinden in Florida, die bereits 1986 eine Verordnung zum Schutz von Meeresschildkröten erließ. Es scheint jedoch, dass die Stadt bernsteinfarbene LEDs entlang eines etwa eine Meile langen Abschnitts der A1A in der Nähe von Meeresschildkrötennisten installiert hat Diese Lichter sind in den von der Stadt bereitgestellten Aufzeichnungen nicht aufgeführt. Nach Angaben des Gumbo Limbo Nature Center sind für diesen Strandabschnitt alle Straßenlaternen vom 2401 North Ocean Boulevard nördlich bis zur Grenze zu Highland Beach von März bis Oktober ausgeschaltet.

„Schildkrötenfreundliche“ LED-Beleuchtungskörper können bis zu dreimal teurer sein. Während beispielsweise Leuchten mit weißen LEDs etwa 5 bis 9 US-Dollar pro Monat kosten, liegen die Preise für besonders schildkrötenfreundliche Leuchten bei etwa 12 bis 15 US-Dollar pro Monat.

Diana Umpierre ist Umweltaktivistin und Vorsitzende der Florida-Abteilung der International Dark-Sky Association. Sie half bei der Planung der Miami and Everglades Dark Sky Week, einer jährlichen Veranstaltung zur Sensibilisierung für Astronomie und Lichtverschmutzung.

Sie sagte, FPL und FDOT sollten mehr tun, um ihre Kunden über LED-Beleuchtung aufzuklären.

„Von den verschiedenen Arten der Verschmutzung, mit denen wir zu kämpfen haben, ist diese wahrscheinlich am einfachsten zu beheben und anzugehen“, sagte sie. „Aber es ist meiner Meinung nach auch das, was am meisten missverstanden wird.“

Ein häufiges Missverständnis besteht beispielsweise darin, dass Glühbirnen mit der gleichen Wattzahl ähnlich hell erscheinen.

Aber es ist nicht so einfach, einfach die alten Lampen gegen neue mit der gleichen Wattzahl auszutauschen. Um die gewünschte Helligkeit zu erreichen, müssen LED-Lampen mit geringerer Wattzahl verwendet werden.

Laut Motta, der am AMA-Bericht mitgearbeitet hat, muss beispielsweise eine alte 60-Watt-Hochdruck-Natrium-Straßenlaterne möglicherweise durch eine nur 20-Watt-LED ersetzt werden.

„Leider geben viele Beleuchtungsunternehmen einfach die gleiche Wattzahl an, … und wenn sie nicht abgeschirmt sind, ist das sehr schrecklich anzusehen“, sagte er.

Rusenko, der pensionierte Wissenschaftler von Gumbo Limbo, empfiehlt Abschirmungen für LED-Straßenlaternen sowie Dimmer und Bewegungsmelder, die das Licht absenken oder ausschalten, wenn niemand in der Nähe ist, wie zum Beispiel in den Kühlregalen von Lebensmittelgeschäften.

Eine ähnliche Strategie wird auf einigen Universitätsgeländen ausprobiert, sagte Nancy Clanton, Inhaberin eines in Colorado ansässigen Unternehmens für nachhaltiges Lichtdesign, das mit Städten an geeigneter LED-Beleuchtung arbeitet.

Während der Vorlesungszeiten könne die Beleuchtung auf dem Campus auf 3.000 Kelvin eingestellt werden, sagte sie, „und wenn die Schüler dann schlafen, kann die Temperatur deutlich auf vielleicht 1.200 Kelvin gesenkt werden, um die Auswirkungen des blauen Lichts in der Nacht zu reduzieren.“

Beim Testen verschiedener Beleuchtungsarten in mehreren Gemeinden stellte Clanton fest, dass gedämpfte LEDs eine bessere Sichtbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen Straßenlaternen bieten. Wenn die LEDs auf 25 Prozent ihrer vollen Intensität gedimmt wurden, verbesserte sich die Sichtbarkeit und die Bewohner waren zufriedener, sagte sie.

„Besseres Licht, bessere Sicht – das stimmt nicht“, sagte sie. „Es ist besserer Kontrast, weniger Blendung.“

Die Helligkeit der Glühbirne variiert je nach Hersteller.

„Es ist wie bei jedem Produkt, es gibt Lichter von guter und schlechter Qualität“, fügte Clanton hinzu. „Mit hochwertiger LED-Beleuchtung haben wir die Möglichkeit, das Leuchten des Himmels und Umweltschäden zu reduzieren.“

Die Bewohner von Palm Beach County kämpfen darum, die Helligkeit zu verringern

Boca Raton ist nicht die erste Gemeinde im Palm Beach County, die auf LED-Straßenlaternen umsteigt.

Im Jahr 2017 half der Bewohner von Lake Worth Beach, Richard Stowe, Mitglied der International Dark-Sky Association, die Stadtkommission davon zu überzeugen, die Helligkeit ihrer neuen LEDs auf eine Helligkeit von 2.700 Kelvin zu beschränken.

Obwohl die Lichter den von der AMA festgelegten Standards entsprechen, sagte Stowe, dass sie immer noch zu hell erscheinen.

„Wir waren froh, dass wir die 2.700 Kelvin erreicht hatten, aber wir waren ziemlich unzufrieden mit der Intensität des Lichts“, sagte Stowe.

Zwei Jahre später stimmte der Stadtrat von Lantana dafür, dass FPL die standardmäßigen Natriumdampf-Hochdrucklampen durch LED-Straßenlaternen mit 4.000 Kelvin ersetzen darf.

Als die langjährige Bewohnerin von Media Beverly davon hörte, überzeugten sie und ihre Nachbarn die Stadtführer davon, auf 3.000 Kelvin zu senken, „nachdem wir sie mit tonnenweise Forschung überschwemmt hatten“.