In den kommenden Jahren werden digitale Technologien zu einer immer stärker vernetzen Welt beitragen. Gleichzeitig rücken Bedenken über den erhöhten Energiebedarf und dem damit verbundenen CO₂-Ausstoß immer mehr in den Vordergrund, wenn es beispielsweise um Themen wie etwa den flächendeckenden Einsatz von 5G geht. Und doch bietet der Einsatz neuer digitaler Lösungen in einer Vielzahl von Bereichen etliche Möglichkeiten, diese nachhaltig zu gestalten. Einen allumfassenden Lösungsansatz gibt es nicht. Daher ist es entscheidend, nachhaltige Ziele in den Digitalisierungsprozess unabhängig vom Anwendungsfeld »einzuweben«.

Laut einer Studie des Bundesumweltamt können beispielsweise Investitionen in neue Übertragungswege und -infrastrukturen zu erheblichen Energieeinsparungen führen. So kann mit entsprechenden Investitionen, zum Beispiel durch die Verlegung von Glasfasernetzen, einem erhöhten Energieverbrauch etwa bei hochaufgelöstem Videostreaming entgegengewirkt werden. Hier unterstützt Fraunhofer FOKUS durch Forschung mit Blick auf die Evolution von 5G zu 6G mittels einer eigens entwickelten prototypischen Messplattform auch die energetische Optimierung von 5G-Campusnetzen. Diese Plattform kann im Rahmen von Forschungsprojekten genutzt werden.

Der Einsatz neuer, nachhaltiger Energieformen erfordert auch eine verbesserte Netzinfrastruktur, vor allem für Smart Cities in denen neuartige Übertragungswege eine zentrale Rolle spielen. Erneuerbare Energien profitieren von einer gezielten Dezentralisierung der Energieeinspeisung und des Energiekonsums. Im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts WindNode unterstützt FOKUS den Ausbau der klimaneutralen und nachhaltigen Versorgung durch erneuerbare Energien. Darüber hinaus wird ein offenes Datenportal als Plattform bereitgestellt, auf welcher Daten für andere Projektpartner zur Verfügung gestellt werden können. Dadurch wird die Grundlage für weitergehende Analysen und letztendlich für eine ressourcenschonende Steuerung, z. B. durch neue KI-Planungsverfahren, geschaffen.

Der freie Zugang zu Daten und ein offenes Internet sind wesentliche Bestandteile einer nachhaltigen Digitalisierung. Im öffentlichen Sektor fördern offene Datenplattformen den Übergang zum »Data-Driven Government«. Im Idealfall könnte die Verwaltung diese Daten täglich nutzen, um öffentliche Maßnahmen und Prozesse vorausschauend und nachhaltig zu planen und sicherzustellen, dass ihre Dienstleistungen so proaktiv und intelligent wie möglich sind. Dies funktioniert auf allen Ebenen: Der offene Zugang zu Verwaltungsdaten ermöglicht es den Bürgerinnen und Bürgern, sich zu vernetzen und sich an ihren Gemeinschaften zu beteiligen. Open-Data-Lösungen wie das Europäische Datenportal erlauben die Wiederverwendung und den Austausch von öffentlichen Datenbeständen auf europäischer, nationaler und lokaler Ebene. Mehr als 90.000 Umweltdatensätze sind Teil dieser Datenbank und tragen zum Verständnis und zur Verbesserung der Umweltbedingungen in der EU bei. Darüber hinaus hat die Europäische Kommission Fraunhofer FOKUS als Teil eines dreiköpfigen Konsortiums mit dem Aufbau des europäischen »Support Centre for Data Sharing« (SCDS) beauftragt.

Stichwort CO₂-Emissionen: Vernetzte Mobilität und intelligente Stadtplanung mit Schwerpunkt auf sowohl motorisierten, als auch nicht motorisierten Verkehr können den CO₂-Fußabdruck einer ständig wachsenden Stadtbevölkerung reduzieren und den besseren Anschluss ländlicher Gebiete bewirken. Eine bloße Konzentration auf die Entwicklung kraftstoffeffizienterer oder elektrischer Fahrzeuge ist auf lange Sicht nicht wirksam genug. Nicht nur das Auto, sondern auch sein Umfeld muss intelligenter werden, damit auch andere Verkehrsteilnehmende bzw. der Umweltschutz davon profitieren können. Fraunhofer FOKUS arbeitet seit über 15 Jahren auf dem Gebiet der Entwicklung, Erprobung und Bewertung neuer Ansätze für vernetztes und automatisiertes Fahren und Mobilität. Mit dem Ausbau intelligenter Sensornetze und Schadstoffmessgeräte sollen durch angepasstes Fahrverhalten unnötige Emissionen im Straßenverkehr vermieden werden. Ein Beispiel ist das Projekt DIGINET-PS, in dem gemeinsam mit Partnern im urbanen Testfeld Berlin vernetztes und automatisiertes Fahren erforscht wird. Im Rahmen des MOSAIC-Projekts der Eclipse Foundation testen die FOKUS-Forscherinnen und -Forscher neue Mobilitätsdienste mit innovativen Simulationstechnologien, um Sicherheit, Effizienz und Komfort im Verkehr zu erhöhen und gleichzeitig die Umwelt zu schonen. Die Eclipse Foundation wird von über 300 Mitgliedern unterstützt, darunter Branchenführern wie Bosch, Google, IBM oder SAP, die Open Source als Schlüsselelement für die Geschäftsstrategie schätzen. »Für uns als Fraunhofer-Institut spielt Open Source in vielen Forschungsbereichen eine wichtige Rolle. Zahlreiche Ergebnisse der Fraunhofer-Forschung basieren auf der Idee der Open-Source-Software oder tragen dazu bei«, ergänzt Dr. Tom Ritter, stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer FOKUS und Direktor der Eclipse Foundation.

Die digitale Simulation kann auch als sicherer Weg zur Erforschung von Natur und Umwelt eingesetzt werden. Um den Fortbestand der verschiedenen Ökosysteme zu unterstützen, wird mehr Forschung über ihre Bewohner und deren Reaktion auf klimawandelbedingte Veränderungen betrieben. Fraunhofer FOKUS hat seine 360°-Projektionssoftware angepasst, um eine optische Simulationsumgebung für Insekten zu schaffen. Diese wird derzeit vom Länderinstitut für Bienenkunde eingesetzt, um verschiedene Szenarien zu erstellen, zu projizieren und um das Verhalten der Bienen entsprechend zu testen. Die Technologie ermöglicht den Forschenden die Untersuchung der Spezies aus nächster Nähe, ohne sie dabei zu gefährden, und kann so wissenschaftliche Grundlagen schaffen, um den Fortbestand der Art zu sichern.

Digitalisierung ist ein vielschichtiger aber letztlich blinder Prozess. Mit seinen Projekten und Lösungen trägt Fraunhofer FOKUS dazu bei, sie nachhaltiger und gemeinnütziger zu gestalten. »Digitalisierung muss ›sehend‹ werden«, ergänzt Prof. Dr. Manfred Hauswirth, Institutsleiter des Fraunhofer FOKUS.