Digitalisieren für den Klimaschutz

Das grüne Potenzial von Technologie

5. Juli 2022, 8:00 Uhr | Autor: Wolfgang Hackenberg / Redaktion: Diana Künstler | Kommentar(e)
Nachhaltigkeit, Digitalisierung
© Bild: Norbert Preiß, funkschau

„No Green without Digital“: Digitale Technologien können eine Schlüsselrolle im Kampf gegen den Klimawandel spielen. Aber was bedeutet das in der Praxis?

  • Wie sich das Weltklima entwickelt
  • Wie die Solartechnik helfen kann, dem Klimawandel zu begegnen
  • Welche Rolle der Konnektivität zukommt, um das grüne Potenzial von Technologie auszuschöpfen
  • Wie das in der Praxis aussehen könnte
  • Der Digitale Zwilling und sein Beitrag zur Klimaneutralität
  • Welche Voraussetzungen erfüllt werden müssen

Pünktlich zum Mobile World Congress ist der neue Bericht des Weltklimarats1 veröffentlicht worden. Ihm zufolge tut die Menschheit nicht annähernd genug, um den Klimawandel in den Griff zu bekommen. Die globale Temperaturentwicklung von 1880 bis 2020 zeigt: Die letzten acht Jahre waren die wärmsten, die je aufgezeichnet wurden. Die Temperatur liegt bereits jetzt 1,1 Grad über dem vorindustriellen Niveau. Noch nie war der Wandel so schnell wie jetzt. Der Grund ist bekannt: Durch das Handeln der Menschheit gehen zu viel CO2 und andere klimaschädliche Gase in die Atmosphäre. Und auch wenn inzwischen mehr in erneuerbare Energien investiert wird, kommt die Primärenergie immer noch zu etwa 80 Prozent aus fossilen Brennstoffen. Daran wird deutlich, wie groß die Herausforderung in Wahrheit ist.

Konnektivität als Game-Changer

Eine Lösung, um dem Klimawandel zu begegnen: Technologie. Ein Beispiel, das Hoffnung macht, ist die Solartechnik. Während die Internationale Energieagentur in den letzten 20 Jahren stets einen gleichbleibenden linearen Ausbau prognostizierte, gab es in der Realität ein exponentielles Wachstum. Das Beispiel zeigt: Es wird oft unterschätzt, wie schnell sich neue Technologien durchsetzen, wenn sie effizienter und billiger werden und die Rahmenbedingungen passen. So sind die Kosten für Onshore-Windkraft in zehn Jahren um etwa 70 Prozent zurückgegangen. Die Solarenergie hat sich sogar von der teuersten zur billigsten Form der Stromerzeugung entwickelt, mit einem Rückgang von 89 Prozent in zehn Jahren. Jetzt gilt es, diese Technologien weiterzuentwickeln und weiter zu investieren.

Stromgestehungskosten Energieformen
Stromgestehungskosten für erneuerbare Energien und konventionelle Kraftwerke an Standorten in Deutschland im Jahr 2021. Stromgestehungskosten bezeichnen die Kosten, welche für die Energieumwandlung von einer anderen Energieform in elektrischen Strom notwendig sind.
© Fraunhofer ISE

Eine wichtige Herausforderung, um das grüne Potenzial von Technologie voll auszuschöpfen, ist die Konnektivität. Ein Grund sind die Stromnetze, in denen Verbrauch und Erzeugung stets im Gleichgewicht sein müssen, sonst verliert das System seine Stabilität. Um den zunehmenden Anteil von Solar- und Windenergie im Netz zu managen, braucht es also leistungsfähige Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsnetze, die alles in Echtzeit steuern können, auch weil Sonne und Wind wetterabhängig sind. Das bedeutet, dass es eine Energieerzeugung geben muss, die die schwankende Solar- und Windenergie ausgleichen oder alternativ die Nachfrage anpassen kann. Möglich sind auch verschiedene Formen von Zwischenspeichern, was ebenso eine Herausforderung für Kommunikationsnetze ist.

Derzeit entwickelt sich das Stromnetz von der einstigen Einbahnstraße von den Kraftwerken bis zum Verbraucher zu einem hochkomplexen verteilten Netz mit einem zunehmenden Anteil an dezentral erzeugter Energie. Darin kann potenziell jedes Gerät, das Strom verbraucht, zu einem aktiven, intelligenten Knoten im System werden. Strom- und Kommunikationsnetze werden eng miteinander verbunden sein, was viele Möglichkeiten eröffnet. Nötig sind vollständig digitalisierte und KI-gesteuerte Stromnetze, die erkennen können, wer wann Energie erzeugt oder benötigt, um die Energie dann zum richtigen Zeitpunkt und zu geringen Kosten zu liefern. Das führt zu Kosten-einsparungen bei Unternehmen, die ihren Energieverbrauch planen können. Verbraucher profitieren von niedrigeren Rechnungen und einer zuverlässigen Versorgung mit CO2-freier Energie.

Wie das in der Praxis aussehen könnte

Ein Beispiel für die Macht der Konnektivität mit Blick auf „Net Zero“ ist der Siemens-Campus in Wien2 (siehe Infokasten weiter unten). Er verfügt über ein lokales Energienetz (Microgrid) in Verbindung mit einem 5G-Campusnetz. Es gibt rund 1.000 Datenpunkte von 34 verschiedenen Geräten, die in Echtzeit miteinander kommunizieren und automatisch steuern, wie viel Solarstrom ins Netz eingespeist wird und wieviel optimal genutzt wird. Allein diese Anlage hilft, 200 Tonnen CO2 im Jahr einzusparen. Geht man davon aus, dass es weltweit etwa 14 Millionen Industrieanlagen gibt, wird deutlich, was 5G-Konnektivität in diesem Zusammenhang für das Klima bringen kann.

Vor dem Hintergrund der Energieerzeugung lohnt auch ein Blick auf den belgischen Netzbetreiber Citymesh. Das Unternehmen betreibt 572 Turbinen auf einer Fläche von 530 Quadratkilometern in der Nordsee und liefert damit Energie für eine Million Haushalte. Da die Turbinen etwa doppelt so groß sind wie vor fünf Jahren, sind auch Installation und Wartung komplizierter. Die Lösung von Citymesh liegt in der Konnektivität: Es gibt ein Kommunikationsnetz, das eine vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) ermöglicht. Die Produktivität steigt und die Kosten für die Stromerzeugung sinken.

Aber es geht nicht nur um Energieerzeugung. TK-Unternehmen führen in allen möglichen Bereichen Produkte ein, die für mehr Nachhaltigkeit sorgen, weil sie energieeffizienter arbeiten oder Materialien effizienter nutzen. Darüber hinaus gibt es Technologien, die den Verbrauch senken, wenn Geräte und Anlagen nicht in Betrieb sind. Dazu zählen unter anderem Network Slicing und neuartige Algorithmen, die den „Leerverkehr“ in Netzen (und damit den Energiebedarf) reduzieren. Breitbandanschlüsse verbrauchen heute schon 38 Prozent weniger Strom als 2007, bei einer Steigerung der Geschwindigkeit um das 64-fache. Und dann ist da noch 5G mit seiner verbesserten spektralen Effizienz, was weniger Energieverbrauch pro Bit bedeutet.

Lufthansa virtuelle Tischinspektion
5G-gestützte virtuelle Tischinspektion (Virtual Table Inspection) an zerlegten Triebwerksteilen im Hamburger Instandsetzungswerk von Lufthansa Technik
© Lufthansa Technik AG/Fotografin Sonja Bruggemann

Auch für Anwenderunternehmen bieten sich dank Digitalisierung und Telekommunikation neue Möglichkeiten, um nachhaltiger zu wirtschaften. Bei Lufthansa Technik in Hamburg können dank eines 5G-Campusnetzes hochauflösende Live-Videostreams von Triebwerksteilen in Echtzeit direkt aus der Wartungshalle an Kunden übertragen werden. Flugzeugtriebwerke werden bei der Wartung zerlegt und die einzelnen Teile von den Experten geprüft. Für diese sogenannte „Table Inspection“ mussten die Kunden bisher nach Hamburg reisen, um mit den Technikern zusammen die Teile zu begutachten und die kostspieligen Reparaturen zu besprechen. Das industrietaugliche 5G-Netz erlaubt es durch große Zuverlässigkeit und hohe Übertragungsraten, diesen Vorgang nun nachhaltig als „Virtual Table Inspection“ aus der Ferne3 durchzuführen.


  1. Das grüne Potenzial von Technologie
  2. Showcase Siemens Campus Microgrid

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