Mit 5G den CO2-Fußabdruck verkleinern

Autor: Dr. Michael Lemke, Chief Security Officer and Senior Technology Principal, Huawei Technologies Deutschland

Die Erde steht vor einem Klimanotstand, der ohne zügige Intervention jeden Aspekt des Lebens bedroht. Kommunikationstechnologie kann einen signifikanten Beitrag zur Gesundung der Erde leisten. Die zunehmende Nutzung von Technologien wie Cloud Computing und mobiler Konnektivität ermöglicht neue Erfahrungen in jedem Aspekt des Geschäfts- und Privatlebens, aber es ist wichtig, dass diese Vorteile ohne nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt bereitgestellt werden können.

Die Telekommunikationsbranche übernimmt auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit immer stärker eine Vorreiterrolle, indem sie ihre eigene Energieeffizienz in Angriff nimmt. Die Mobilfunkbranche hat sich schon 2016 als erste Branche der Welt dazu verpflichtet, die UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung und bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen.

Mit dem Übergang von 2G und 3G zu 4G und jetzt 5G haben sich die mobilen Dienste von Sprachanrufen und Textnachrichten auf HD-Sprachanrufe, mobile Videos, persönliche Anwendungen und Plattformdienste in vielen neuen Bereichen ausgeweitet und sind zu einem wesentlichen Bestandteil unseres täglichen Lebens geworden. Und nicht nur das: Der Mobilfunkstandard 5G ist inzwischen auch ein wichtiger Wegbereiter auf dem Weg zu grünerer Informations- und Kommunikationstechnik. Auch künftig wird die Art und Weise, wie Betreiber 5G einsetzen, eine wichtige Rolle spielen. Energieeffizienz ist zu einem der wichtigsten Aspekte bei der Planung und Optimierung neuer Mobilfunknetze geworden. Dafür sorgen nicht zuletzt moderne Techniken und Technologien, von der intelligenten Stromversorgung für Basisstationen bis hin zur künstlichen Intelligenz (KI) für die kombinierte Optimierung von Netzparametern und Energieverbrauch.

5G hat direkt und indirekt einen positiven Einfluss

Sehr bedeutsam ist auch die Fähigkeit von 5G, anderen Branchen bei der Erreichung ihrer Klimaziele zu helfen, der sogenannte „Enabling Effect“. Dieser ergibt sich aus einer digitalisierungsgetriebenen Prozess- und Verhaltenstransformation, die durch ein hochleistungsfähiges, allgegenwärtiges und latenzarmes 5G-Netz ermöglicht und unterstützt wird. Mit der Virtualisierung, dem Edge Computing, KI-gestützter Analytik und Cloud kann 5G der Industrie helfen, neue Prozesse als integralen Bestandteil eines Energieeffizienzprogramms zu implementieren, um die effizienteste und flexibelste Nutzung von Ressourcen zu organisieren. In ihrem Bericht „The Enablement Effect“ zeigt die GSMA, dass „in Europa und Nordamerika mobile Technologien im Vergleich zum eigenen Fußabdruck im Jahr 2015 ein Einspar-Hebel-Verhältnis von 1:5 aufweisen.“ Eine Kilowattstunde (kWh) Stromverbrauch der Mobilfunknetze reduziert den Stromverbrauch in anderen Branchen um 5 kWh. Die GSMA geht davon aus, dass dieses Verhältnis bis 2025 weiter auf 1:10 ansteigen wird.

Eine verbesserte Kommunikation, beispielsweise durch mobiles Breitband (eMBB), unterstützt viele neue Arbeits- und Kommunikationsmethoden. Daher ist es unerlässlich, die eMBB-Nutzung so energieeffizient wie möglich zu gestalten. Die Kommunikationstechnik kann in vielerlei Hinsicht zur Senkung des Energieverbrauchs beitragen, etwa durch Unterstützung eines intelligenten Energiemanagements, geringeren Bedarf an Büroflächen und Geschäftsreisen, effiziente Just-in-Time-Lieferketten, die durch vorausschauende Analysen ermöglicht werden, und intelligentes, automatisiertes Management des Personen- und Warentransports.

In Verbindung mit anderen Technologien effektiv

Die Marktforscher von Analysys Mason haben die Auswirkungen von 5G auf die Energieeffizienz in drei Branchen untersucht, die eine Umstellung der Energieeffizienz am dringendsten benötigen – Energie, Gesundheitswesen und verarbeitendes Gewerbe – alle derzeit durch hohe Treibhausgasemissionen gekennzeichnet. Die Modellierung umfasste eine Lebenszyklusbewertung und einen Vergleich der Betriebsprozesse. Die Forschung und die Modellierung haben gezeigt, dass 5G in diesen Sektoren in Kombination mit anderen Technologien wie Cloud, KI und dem Internet der Dinge (IoT) sowie mit anderen Veränderungen wie dem Einsatz erneuerbarer Energiequellen eine erhebliche Wirkung haben kann.

Neben der hohen Datengeschwindigkeit bringt 5G auch erhebliche Fortschritte in Bezug auf die eigene Nachhaltigkeit mit: Nach Berechnungen von Huawei verbraucht 5G pro übertragenem Bit bis zu 90 Prozent weniger Energie als 4G. Für einen zusätzlichen Push sorgt die Tatsache, dass sich in einem 5G-Netz in derselben Zeit erheblich mehr Informationen übertragen lassen als in der Vorgängervariante 4G. Auch die spektrale Effizienz, also die maximal mögliche Datenmenge pro Sekunde und Hertz, ist aufgrund vieler technischer Verbesserungen mit 5G-Komponenten etwa drei- bis viermal so hoch wie bei 4G.

Das „Nervensystem der Industrie 4.0“

Auch in Deutschland entdecken immer mehr Unternehmen die Vorteile, die ihnen ein 5G-Netz beim Vorantreiben der Digitalisierung bietet. Vor allem datenhungrige Industrie-4.0-Anwendungen wie etwa Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung), die ein leistungsstarkes Netz mit niedriger Latenz benötigen, lassen sich ressourcenschonend umsetzen. Laut Digitalverband Bitkom nutzt inzwischen jeder sechste Betrieb mit mehr als 100 Mitarbeitenden spezielle Anwendungen aus dem Industrie-4.0-Umfeld. Dafür sind Datenübertragungen in Echtzeit, eine hohe Netzwerkkapazität sowie die Verbindung einer Vielzahl von Geräten und Menschen, wie sie 5G ermöglichet, eine Grundvoraussetzung. Kein Wunder also, wenn Bitkom im Zusammenhang mit 5G vom „Nervensystem der Industrie 4.0“ spricht.

Schaut man über die deutschen Landesgrenzen hinweg, so zeigen sich weitere Einsatzfelder. In China kommen unbemannte 5G-Luftfahrzeuge für die Gasleitungsinspektion zum Einsatz. Würden die in dieser Fallstudie beobachteten Ergebnisse auf die ganze Welt übertragen, könnte der Ersatz menschlicher Inspektionen durch 5G-Drohnen die mit der Inspektion von Gasleitungen verbundenen Treibhausgasemissionen um 39 Prozent von 5,3 Megatonnen (Mt) auf 3,2 Mt reduzieren. Die Einsparungen entsprächen der Energie, die benötigt wird, um ein Smartphone für jeden Menschen auf der Welt 100 Tage lang aufzuladen – unter der Annahme, dass jede Person nur ein einziges Smartphone besitzt und dieses alle drei Tage auflädt.