Editorial - VGB PowerTech Journal 12/2019

Strom für die digitale Zukunft

Das Internet ist heute aus unserem Alltag und unseren Leben nicht mehr wegzudenken. Das Internet verfolgt uns auf Schritt und Tritt. Privat, im Haushalt, wenn uns das Internet mit Informationen über Fernsehen, Radio oder am PC begleitet oder auch an weit entfernten Orten dieser Erde, wenn es über vernetzte Geräte zum Geschehen Zuhause informiert. Sicher auch am Arbeitsplatz, sei es ein Büroarbeitsplatz – heute ohne PC und Informationsvernetzung undenkbar – oder aber in der Industrie und natürlich auch in der Stromerzeugung und Stromversorgung mit z.B. digitalen Steuer- und Leitsystemen. Häufig vergisst man auch beim Griff zum Smartphone, welche aufwändige IT-Technologie im Gerät sowie über die Telekommunikationsnetze uns mit diesen tragbaren leistungsfähigen „Mikrocomputern“ zur Verfügung steht. Kaum eine Technologie hat dabei in der Menschheitsgeschichte eine so rasante Entwicklung bei Technik und Anwendung aufzuweisen, wie die IT-Technologie mit dem Internet.

Die Ursprünge des heutigen Internets reichen dabei auf erste Entwicklungen in den USA in den 1950er Jahren, als computergestützte, vernetzte Strukturen eine Möglichkeit besonders sicherer und zuverlässiger Kommunikation ermöglichen sollten. Ende 1969 waren es vier Großrechner von zwei Universitäten in Kalifornien und Utah, die zusammen geschaltet wurden und mit der Botschaft „lo“ (= 2 Bytes Datenumfang) am 29. Oktober gelang in diesem Netz die erste Datenübermittlung (übertragen werden sollte „log“, aber beim ersten Versuch brach die Leitung zusammen.)

1974 setzte dann das auch heute gültige Übertragungsprotokoll „TCP – Transmission Control Protocol“ den Standard für eine netzweite Datenübermittlung und die Erfindung des World Wide Web – also die Verlinkung von Dateien im gesamten Netz und das damit einfache Wechseln von einer Datenquelle zur nächsten – von Timothy Berners-Lee im europäischen CERN rückte Computernetze aus dem akademischen Bereich in die praktische Anwendung.

Beeindruckend sind dabei Angaben zu Datenaufkommen und Datennutzung: Im Jahr 2025 soll das weltweite Datenaufkommen gemäß Abschätzungen von Studien 175 Zettabytes (eine 175 mit 21 Nullen) betragen, 8-mal so viel wie 2017 und in der Computerliteratur um dies Jahre 2010/2011 lag diese Größenordnung noch jenseits des Genannten. Auf herkömmlichen DVDs gespeichert, würde ein DVD-Stapel mit dieser Datenmenge die Strecke Erde–Mond 23-mal überbrücken. Bemerkenswert an dieser Angabe ist zudem, dass erwartet wird, dass in 2025 rund 80 % der Daten bei Unternehmen gelagert werden. Heute liegen Privatanwender und Unternehmen mit jeweils etwa 50 % noch gleichauf.

Bei der Datennutzung sollen die Menschen auf der Erde im Jahr 2025 im Mittel alle 18 Sekunden über das Internet interagieren!

Eine aktuelle von E.ON bei der Universität RWTH Aachen beauftragte Studie* schlägt einen bemerkenswerten Bogen zwischen Digitalisierung, digitaler Kommunikation und der Energie- und Stromversorgung. Eigentlich ist es eine Selbstverständlichkeit, denn Internet und World Wide Web werden mit Strom „betrieben“ und eine verlässliche Stromversorgung ist für das Netz unentbehrlich. Aus der allgemeinen Praxis der Stromversorgung ist das gebotene Gleichgewicht von Erzeugung und Verbrauch bekannt als physikalisch-technisch gegebenes Prinzip. Abweichungen können im Netz in gewissem Umfang ausgeglichen werden, wobei heute die Struktur des Erzeugungsparks mit ausreichend regelbaren Kapazitäten diese gewährleistet. Digitale Strukturen sind dabei noch wesentlich empfindlicher, da sie selbst kurzfristige Ausfälle oder Störungen nicht verkraften und die Systeme „abfahren“.

Ein weiterer Aspekt liegt im Energie- bzw. Strombedarf an sich. In der Studie werden die neuen technischen Möglichkeiten der digitalen Kommunikation für Unternehmen und Verbraucher analysiert. Mit dem kommenden Standard 5G bauen sich Unternehmen eigene Mobilfunknetze auf. In intelligenten Fabriken vernetzen sich selbstfahrende Roboter mit Maschinen und tauschen Informationen aus. Das Mobilfunknetz wird so leistungsfähig, dass Filme in Echtzeit zur Verfügung stehen. Das erfordert laut Studie den Aufbau von vielen kleinen und lokalen Rechenzentren, die vielfach als Zwischenstation zu den zentralen Einheiten fungieren.

Mit dem Technologiesprung zum Mobilfunkstandard 5G wird der Energiebedarf von Rechenzentren drastisch ansteigen. Danach kann allein 5G den ohnehin stark wachsenden Strombedarf in Rechenzentren um bis zu 3,8 Terawattstunden (TWh) bis zum Jahr 2025 zusätzlich erhöhen. Das wäre genug Strom, um alle 2,5 Millionen Menschen der Städte Köln, Düsseldorf und Dortmund ein Jahr lang zu versorgen.

In der weiteren Digitalisierung, so durch die zunehmende Kommunikation, wird aber auch eine Komponente auf dem Weg zum nachhaltigen Energiesystem der Zukunft gesehen. Der auf den ersten Eindruck erscheinende Widerspruch zwischen einem steigenden Stromverbrauchs durch unter anderem zunehmende Digitalisierung, wie dargestellt, und Nachhaltigkeit, löst sich mit der Betrachtung des Gesamtsystems: Mehr Strom als „intelligente“ Energie, Energie zum Messen, Regel und Steuern sowie z. B. für die Kopplung der Erzeugung- und Verbrauchssektoren liefert in Summe ein Mehr an Nachhaltigkeit und Energieversorgungssicherheit.