Der Teufel und der Beelzebub

Digitale Technologien

Die Digitalisierung hat das Potenzial, den Energieeinsatz für viele energieverbrauchende Tätigkeiten zu optimieren. Bisher hat sich dieses Potenzial in der Praxis aber als Bumerang erwiesen.

Digitale Technologien sind bereits in allen Energieendverbrauchssektoren weitverbreitet. Immer mehr Wohn- und Geschäftsgebäude werden beispielsweise mit intelligenten Geräten und Energiemanagementsystemen ausgestattet. In der Industrie werden fortschrittliche Robotik und 3-D-Druck zur Standardpraxis. Das Zusammenspiel von automatisierter, vernetzter, elektrischer und gemeinsam genutzter Mobilität wird den künftigen Energieverbrauch im Verkehrssektor bestimmen. Im Rahmen solcher Entwicklungen ist Steigerung der Endverbrauchseffizienz nach wie vor ein entscheidender Bestandteil der weltweiten Energiewende, von der sowohl die Industrie- als auch die Schwellenländer profitieren können. Gleich mehrere Faktoren sind jedoch maßgeblich daran beteiligt, dass sich in einer Gesamtsicht der Energieverbrauch wohl nicht so rasch verringern wird. Das Gegenteil ist eher der Fall. Digitalisierung legt angesichts der bisherigen Erfahrungen mit ihr nahe, dass eine ganzheitliche, systemweite Perspektive der Energieeffizienz erforderlich ist, die sowohl die traditionelle Endnutzungseffizienz als auch die nachfrageseitige Flexibilität umfasst.

Das baldige Ende der Energieeffizienz

Im Jahr 2001 gelangte der Energiespezialist Jonathan Koomey zur Erkenntnis, dass sich die Rechenleistung eines Computers in Joule als Maßeinheit für den Energieverbrauch alle 1,57 Jahre verdoppelt. „Koomey’s Law“ ist das Ergebnis von Beobachtungen, die sich über nur wenige Jahrzehnte erstrecken. Das Grundprinzip der Digitaltechnik ist jedoch seit der Erfindung des Transistors dasselbe geblieben: die Nutzung der Bewegung von Elektronen zur Mechanisierung der Informationsverarbeitung. Wenn sich dabei der Energieverbrauch verringerte, lag die Ursache in der Miniaturisierung.
Es gibt allerdings entsprechend dem „Landauer-Prinzip“ eine Mindestschwelle für den physikalischen energieverbrauch, der erforderlich ist, um ein Elektron zu bewegen: technisch gesehen können wir uns diesem Minimum nur annähern, es mit den derzeit bestehenden Rechnerarchitekturen jedoch nicht unterschreiten. Das bedeutet, dass sich die Steigerung der Energieeffizienz verlangsamen und schließlich zum Stillstand kommen wird. Je mehr sich die Technik diesem Minimum nähert, desto schwieriger wird der Fortschritt sein. Eine wichtige Motivation für die Forschung besteht daher auch im Wunsch, die theoretische Grenze der Energieeffizienz heutiger Rechnerarchitekturen zu umgehen. Dies ist insbesondere im Hinblick auf den Bau und die Nutzung von Quantencomputern im großen Stil interessant, da deren Rechenleistung unabhängig vom Energieverbrauch ist. Bis dies geschieht, wird es wohl aber noch Jahrzehnte dauern.

Alles lesen? Hier geht's zum ganzen Artikel in der aktuellen Ausgabe des Reports

Foto: iStock.com/undefined

Mehr zum Thema DIGITALE WELT erfahren?