Digitalisierung

Die digitale Revolution bringt große Herausforderungen, aber auch große Chancen mit sich. Big Data, digitale Vernetzung und Internet of Things können dazu genutzt werden, komplexe Prozesse zu steuern und damit zu mehr Effizienz im Energieverbrauch führen. Unsere Beiträge diskutieren Möglichkeiten, wie die Energiewende durch die Digitalisierung weitergetrieben werden kann.

Digitalisierung von Prozessen und Technologien bei der Energiewende

Die Harmonisierung dieser Veränderungen wird ohne eine konsequente Digitalisierung der Energiewelt nicht gelingen.

Matthias Karger, Clean Energy Sourcing

Wie in allen Lebensbereichen erlebbar ist, ist der Trend zur Digitalisierung mittlerweile längst im Mainstream angekommen. Auch die Energiewende und der Klimaschutz profitieren von der Digitalisierung und erhalten Rückenwind. Technologien mit digitalen Features und automatisierte Prozesse zeigen schon heute, wie sehr die Energiezukunft vom erfolgreichen Einsatz der Digitalisierung abhängt.  

Grundlegendes Ziel der Energiewende ist der Umstieg der Energieversorgung von fossilen Brennstoffen und Kernkraft auf erneuerbare Energien. Wind- und Wasserkraft, Sonnenenergie, Geothermie – um einige Energieträger zu nennen. Doch insbesondere Wind- und Solarenergie weisen fluktuierende (d. h. schwankende) Stromerträge auf.  Die Integration der erneuerbaren Energien erfordert daher ein Kommunikationsnetz, das Erzeugung, Verbrauch und Stromnetz miteinander verknüpft.  Das geht nur, wenn Erzeugungsanlagen und flexible Lasten sichere standardisierte Kommunikationsverbindungen nutzen können. Sprich, die einzelnen Stellen entlang der Wertschöpfungskette in der  Energiewirtschaft müssen stets wissen, wann, wo und wie viel Energie gebraucht wird.

Nur so können ausreichend Kapazitäten zum Ausgleich bereit gehalten werden.

Digitalisierung ist der Gamechanger für den Klimaschutz

In der Entwicklung der Energiewende können digitale Technologien unterstützend eingesetzt werden. Allerdings hat eine rasante Digitalisierung laut einer Studie nicht immer die gewünschten positiven Effekte. 

Die Ergebnisse der Studie „Klimaeffekte der Digitalisierung“, welche durch den Digitalverband Bitkom in Auftrag gegeben und im Frühjahr 2021 veröffentlicht wurden, zeigt einen Anstieg der CO2-Emissionen, wenn die Digitalisierung bis zum Jahr 2030 gezielt beschleunigt wird. Dadurch würden sich die CO2-Emissionen in Deutschland bis zum Jahr 2030 nur um bis zu 151 Megatonnen CO2 verringern. Im Vergleich: Eigentlich sollte Deutschland in den folgenden zehn Jahren 262 Megatonnen CO2 einsparen.

Als Beispiel ist der Ausbau von Rechenzentren zu nennen. Denn insbesondere der Ausbau von Rechenzentren führt dazu, dass viel Energie zur Kühlung der Bauteile benötigt wird und lässt den Energieverbrauch und die Emissionen steigen. Wichtig ist die Ausarbeitung von Konzepten, die Abhilfe schaffen können.

Zum einen kann die gesamte Stromversorgung auf Erneuerbare Energien umgestellt werden. Zum anderen zeigen Lösungskonzepte die Möglichkeit, die entstehende Abwärme bestehender und neuer Rechenzentren in ein Fernwärmenetz einzuspeisen. 

Eine Reihe möglicher Konzepte zur Einsparung von CO2-Emissionen besteht. Die Frage nach dem richtigen Einsatz bleibt.

Digitalisierung lässt sich auch nachhaltig gestalten

Mit der Abwärme der angesiedelten Rechenzentren in Frankfurt könnten bis 2030 der gesamte Wärmebedarf von Privathaushalten und Bürogebäuden gedeckt werden.

Dr. Jens Struckmeier, Gründer und CTO Cloud & Heat Technologies GmbH

Wie schon in der Bitkom-Studie veröffentlicht, lassen sich auch negative Klimaeffekte durch Digitalisierung beobachten. Daher sind Konzepte notwendig, die einen nachhaltigen Umgang mit digitalen Technologien ermöglichen. Anlässlich dazu hat sich der Debattenabend mit dem Thema “Klimabilanz der Digitalisierung beschäftigt. Dabei haben u.a. die Referent*innen Nele Kammlott (kaneo GmbH – green IT solutions), Jens Gröger (Öko-Institut e.V.), Prof. Dr. Armin Grunwald (u.a. Leiter Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse am KIT und Melanie Stolzenberg-Lindner (Künstliche Intelligenz, BMU) zusammen mit Moderatorin Katrin-Cécile Ziegler über die Frage diskutiert, ob die Digitalisierung beim Klimaschutz helfen kann.

Ein Fazit des Debattenabends lautet wie folgt: Wirtschaft und Umwelt- sowie Energiepolitik müsse gemeinsam und symbiotisch gedacht werden, und: Es ist nicht die Frage, ob wir die Digitalisierung für den Klimaschutz einsetzen, sondern wie wir sie einsetzen.

Digitalisierung als Hebel für mehr Ressourceneffizienz

Digitale Technologien sind vielfältig einsetzbar. So können Unternehmen die Ressourceneffizienz durch Digitalisierung messbar und Einsparpotentiale nutzbar machen. Dies geschieht indem die Prozess- und Produktionsdaten konstant erhoben und vorgehalten werden und so eine Produktion ermöglichen, die in Echtzeit gelenkt ist.

Eine effiziente Nutzung der Ressourcen ist ein wichtiger Bestandteil des Klimaschutzes.

Wenn das gelingt kann beispielsweise Licht in die Digitalisierung gebracht werden. Denn: durch greifbare Verbrauchsdaten können Entscheidungen für die Planung rund um den Betrieb von Stromnetz und Lastfluss getroffen werden. Die Optimierung des Netzausbaus kann so durch die bessere Sichtbarkeit gewährleistet und effizienter Strom verteilt werden.

Kann Künstliche Intelligenz beim Klimaschutz helfen?

Die Chance: Einhaltung von Schadstoffgrenzen und Handel mit Treibhausgaszertifikaten besser zu überwachen.

Dr. Michael Mommert, Hochschule St. Gallen

Künstliche Intelligenz (kurz: KI) wird heute in zukunftsweisenden Technologien verarbeitet, um beispielsweise Potenziale für mehr Klimaschutz zu erkennen. Aber ist das eine Möglichkeit das Klima effizient zu schützen? 

Durch Satelliten können beispielsweise Emissionen von Industrieanlagen erkannt werden. Die Satelliten erkennen unnatürliche Wolkenbildung und können durch festgesetzte Rechenleistungen vorhersagen, wie viel CO2-Gase in einer solchen Industrie-Emissionswolke stecken. Anschließend können die Verantwortlichen reagieren und gezielte Maßnahmen treffen.