Umweltbundesamt: 4G benötigt 3-mal so viel Energie wie 5G (Forschung)

H. Lamarr , München, Donnerstag, 25.03.2021, 23:01 (vor 1147 Tagen)

"Green Cloud-Computing" heißt ein Forschungsprojekt des Umweltbundesamtes, dessen Ergebnisse, veröffentlicht im September 2020, politische Handlungsempfehlungen geben wollen. Die drei Autoren (Umweltbundesamt, Öko-Institut e.V., Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration) warfen auch einen Blick auf die Mobilfunktechnik. Was sie nicht immer glücklich formuliert "grüner" Politik empfehlen, ist Site-Sharing und die Aufgabe aller älteren Mobilfunknetze zugunsten von 5G. Hier der zugehörige Auszug aus den Ergebnissen.

Vermeidung von redundanten Mobilfunknetzen

Wenn Mobilfunkbetreiber Standorte und Equipment gemeinsam nutzen, spart das Energie und Ressourcen, denn dann werden die bestehenden Systeme besser ausgelastet. Dafür muss die Hardware technisch geeignet sein. Es geht nur, wenn die Hersteller keine proprietäre Technik einsetzen und ihre Schnittstellen öffnen. Dafür braucht man technische und organisatorische Gesamtkonzepte, um Sicherheitsfragen zu klären sowie Geschäftsmodelle für eine attraktive und faire gemeinsame Ressourcen-Nutzung. Das wird nicht einfach, aber es lohnt sich: Es macht die Mobilfunknetze effizienter und leistungsfähiger für alle Nutzer*innen, zum Beispiel indem die besten Antennenstandorte intensiv genutzt werden.

All diese Dinge sind große Herausforderungen. Doch sie können dazu beitragen, die Mobilfunknetze für alle Nutzer*innen performant und gleichzeitig ökologisch tragfähig zu machen.

Die wichtigsten Erkenntnisse:

► In Deutschland gibt es derzeit einander überlagernde Mobilfunknetze mehrerer Betreiber.
► Wenn Mobilfunkbetreiber Standorte und Geräte gemeinsam nutzen, spart das Energie und Ressourcen, weil Technik nicht doppelt bereitgestellt und betrieben werden muss. Darüber hinaus verbessert es den Netzzugang für alle Nutzer*innen.
► Dafür müssen viele technische Fragen geklärt werden. Außerdem ist zu klären, wie ein solches Konzept für alle Anbieter wirtschaftlich fair gestaltet werden kann.

Effiziente Mobilfunknetze durch fortschrittliche Technik

Die Mobilfunktechnik verändert sich rasant. Bereits die vierte Mobilfunkgeneration 4G (LTE – „long term evolution“) bot deutlich höhere Datenraten als frühere Netze. Bei 5G stehen nun eine weit höhere Datenrate, kurze Latenzzeiten und Skalierbarkeit im Mittelpunkt der technischen Entwicklung. Der Erhöhung der spektralen Effizienz durch mehr Bandbreite, eine drastische Erhöhung der Antennenzahl, neue Modulationsverfahren und Kopplung von Kanälen bewirken den gewünschten Performance-Gewinn. Damit steigt aber nicht unbedingt der Energiebedarf. Im Gegenteil, der Energiebedarf pro übertragener Datenmenge sinkt. Die neue Technologie kann auch in den Frequenzbereichen bestehender Technik wie GSM, UMTS und LTE eingesetzt werden. Die Modellierung des Energiebedarfs von Mobilfunknetzen in den Forschungsprojekten „UTAMO“ (Umweltbezogene Technikfolgenabschätzung von Mobilfunknetzen und Endgeräten) und „Green Cloud-Computing“ zeigen das Energieeffizienzpotential von 5G (vgl. Abbildung 5).

Die derzeit verbreiteten 4G-Netze (LTE) brauchen rund 3-mal so viel Energie wie die 5G-Technik. Die alten 3G-Netze (UMTS) benötigen sogar mehr als 20-mal soviel Energie zur Übertragung der gleichen Datenmenge wie 5G.


Bild: Umweltbundesamt, Forschungsprojekt „Green Cloud-Computing“ (2020)

Deshalb empfehlen wir, das Mobilfunknetz langfristig zu modernisieren und auch für die bisher schon genutzten Frequenzen unter 6 GHz auf 5G-Technik umzustellen. Die veraltete, dritte Mobilfunkgeneration 3G (UMTS) ist für die heutige Datenübertragung ungeeignet und sollte wo möglich, abgeschaltet werden. Neue Funklöcher dürfen hierdurch aber nicht entstehen.

Die ab dem Jahr 1990 [sik!] eingeführte dritte Mobilfunkgeneration 3G (UMTS) ist wenig effizient und für die heute entstehenden Datenmengen ungeeignet. Die veraltete Technik sollte daher in absehbarer Zeit abgeschaltet werden. Allerdings gibt es noch viele Smartphones und einfache Handys, die noch kein 4G und 5G unterstützen. Diese würden durch eine Abschaltung obsolet. Die Herstellung neuer Geräte verbraucht Ressourcen und verursacht Treibhausgas-Emissionen (rund 100 Kilogramm CO2-Äquivalente für ein Smartphone). Der Zeitpunkt der Umstellung muss deshalb sorgfältig abgewogen werden.

Aus diesen Überlegungen können folgende Erkenntnisse abgeleitet werden:

► Die Modernisierung der Mobilfunknetze hat ein gutes Potential zur Energie- und Ressourceneinsparung. Neben der Technologie sollten auch Stromversorgung und Klimatisierung der Technikstandorte betrachtet und deren Effizienz so weit wie möglich gesteigert werden.
► Der Mobilfunk ist für den Hausanschluss ungeeignet und aus Sicht des Umwelt- und Klimaschutzes nicht tragfähig.
► Bei der Umstellung auf 5G sind auch die Endgeräte der Netzteilnehmer*innen zu berücksichtigen, damit deren Endgeräte (Smartphones und Handys) nicht vorzeitig unbrauchbar werden.

--
Jedes komplexe Problem hat eine Lösung, die einfach, naheliegend, plausibel – und falsch ist.
– Frei nach Henry Louis Mencken (1880–1956) –

Tags:
Umweltbundesamt, Fraunhofer-Institut, Technikfolgenabschätzung, Oeko-Institut, Site-Sharing