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Die Umweltkosten der digitalen Kommunikation sind erheblich. Auch das Streamen von Filmen treibt den Energieverbrauch nach oben. Doch es gibt gute Nachrichten für alle, die ihren Netflix-Account lieben und das Klima nicht überstrapazieren wollen:  Der Einsatz neuartiger optischer Verfahren kann die Datenübertragung revolutionieren und ihren Energiehunger drastisch senken. AIT-Photonikexperte Bernhard Schrenk arbeitet im Rahmen eines weltweit einzigartigen Projekts daran.

Wer Filme oder Videos streamt, gemütlich zu Hause oder vielleicht während einer Zugfahrt, wähnt sich, was die Schädigung des Klimas angeht, auf der sicheren Seite. Doch weit gefehlt: „Streaming ist das neue Fliegen“ formuliert die Neue Zürcher Zeitung und verweist damit drastisch auf die verblüffend hohen Umweltkosten digitaler Anwendungen. Dazu ein paar Fakten: Das Streaming von Videos verbraucht aktuell zumindest gleich viel Energie wie der gesamte Flugverkehr. Und eine Studie der Universität Bristol kommt zum Schluss, dass im Jahr 2016 allein die Videoplattform Youtube eine solche Menge an Treibhausgasen verursacht hat wie eine Stadt in der Größe von Frankfurt.

Zahl mit 21 Nullen

Die Ursache dafür ist der explosionsartige Anstieg der im Internet transportierten Daten. 2018 erreichten sie eine Größenordnung von 33 Zettabyte, das ist eine Zahl mit 21 Nullen. Bis 2025 wird das Datenvolumen auf 175 Zettabyte ansteigen. 80 Prozent des Zuwachses gehen dabei auf das Konto des Streamings. Große Teile der Energie, die für die Übertragung solcher Riesenmengen notwendig ist, werden zum Beispiel in Rechenzentren gefressen. Sie stehen mit ihren Klimaanlagen, welche die permanent laufenden Hochleistungs-Computer kühlen, als handfeste Gebäude in der Landschaft. Mit der wolkigen Luftigkeit einer Cloud, einem Begriff, der in der Informationstechnologie gerade sehr modern ist, haben diese Einrichtungen nichts gemeinsam. Um Erderwärmung und Klimawandel zu bekämpfen, muss also auch hinsichtlich der Nutzung digitaler Medien der Ausstoß von Treibhausgasen drastisch reduziert werden. Diese entstehen, weil Strom zu großen Teilen immer noch aus Öl, Kohle und Gas gewonnen wird.

Es werde Licht

Die Antwort auf das Problem heißt Photonik: die Wissenschaft von der technischen Anwendung des Lichts. Eine deutsche Studie schätzt, dass durch die Weiterentwicklung dieser revolutionären Technik der optischen Kommunikation im Jahr 2030 drei Milliarden Tonnen CO2 eingespart werden können. Die Photonik ist ein Forschungsfeld, in dem vieles wie Science Fiction klingt. Sie bewegt sich an der Grenze dessen, was heute vorstellbar ist – und manchmal wahrscheinlich darüber hinaus. 

Das AIT verfügt in diesem Fach mit Bernhard Schrenk über einen weltweit angesehenen, vielfach ausgezeichneten Experten. Schrenk ist dabei, ein weltweit einzigartiges Verfahren zu entwickeln, wie allein mit Hilfe von Licht Information übertragen werden kann. Dieses stellt sicher, die gigantische Datenlawine zu bewältigen, ohne das System zu überlasten. Dabei funktioniert es energieeffizient und verursacht keinen Ausstoß umweltschädlicher Substanzen. Die Arbeit Schrenks trägt damit entscheidend zu Nachhaltigkeit und dem Erreichen der Klimaschutzziele bei.

Unsere Tablets, Smartphones, iPads oder Spielkonsolen wirken auch aufgrund ihres Designs wie harmlose Türöffner in die bunte digitale Unendlichkeit. Doch die Nutzung der Annehmlichkeiten des Internets ist energie-intensiv und hat erhebliche Folgen für die Umwelt

AIT prominent in ehrgeizigem EU-Projekt vertreten

Ein weiterer Wissenschaftszweig, mit dem Schrenk sich beschäftigt, ist die Quantenoptik. Hier geht es darum, wie sich Licht und die greifbare Materie gegenseitig beeinflussen. Die EU will in den kommenden zehn Jahren etwa eine Milliarde Euro investieren, um Europa einen Spitzenplatz im Bereich Quantentechnologien zu sichern. Es ist eine der größten und ehrgeizigsten Forschungsinitiativen der EU. Dabei erhielt das unter Federführung Schrenks konzipierte UNIQORN-Projekt den Zuschlag der europäischen Kommission. Das AIT koordiniert darin die Zusammenarbeit von 17 Partnern aus ganz Europa. Das Ziel der Forscherinnen und Forscher ist es, dass am Ende wir alle von den Vorteilen des Quantenzeitalters profitieren.

Hochintegrierte photonische Schaltungen für die Quantenkommunikation:
eine revolutionäre Technologie mit enormem Potenzial.