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30. Juni 2022

Was bringt die Digitalisierung für Klimaschutz und Energiewende?

Von Smart Homes bis zu selbstständig fahrenden LKWs: Digitalisierungsanwendungen haben das Potenzial, bis zum Jahr 2040 rund 10 Prozent Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen einzusparen. Mit welchen Maßnahmen das am besten gelingt und wo Schwerpunkte in Forschung, Technologie und Innovation gesetzt werden können, untersuchte die Österreichische Energieagentur gemeinsam mit dem Fachverband der Elektro- und Elektronikindustrie (FEEI).

Digitalisierung und der Einsatz von Informations-und Kommunikationstechnologien (IKT) haben unsere Gesellschaft in den vergangenen Jahren wesentlich verändert und werden das auch in Zukunft tun. Dabei sind nahezu alle Bereiche des menschlichen Zusammenlebens und der Wirtschaft betroffen: Selbstständig fahrende Autos, intelligente Gebäude, Roboter und Drohnen in der Landwirtschaft, künstliche Intelligenz oder chirurgische Eingriffe mit Unterstützung durch Augmented Reality sind nur einige Beispiele. Manche dieser neuen Anwendungen und Technologien können einen wichtigen Beitrag für den Klimaschutz und den Umbau unseres Energiesystems leisten – müssen es aber nicht, denn der Einsatz von IKT benötigt immer auch Energie.

Welche Möglichkeiten und Potenziale die Digitalisierung hat, einen Beitrag zur Reduktion von Energieverbrauch und Treibhausgas (THG)-Emissionen in den unterschiedlichen Sektoren bis 2040 zu leisten, untersuchte die Österreichische Energieagentur gemeinsam mit dem Fachverband der Elektro- und Elektronikindustrie. Die Studie „DigAT-2040: Die Auswirkungen der Digitalisierung auf Energieverbrauch und Klima in Österreich“ wurde im Rahmen des Programms „Energy Transition 2050“ vom Klima- und Energiefonds finanziert.

 

Ergebnisse

Im Referenzszenario liegt der Endenergieverbrauch in Österreich im Jahr 2040 bei ca. 292 TWh. Dank digitaler Anwendungen kann davon je nach Ausmaß deren Einsatzes rund 4 % bis 10 % bzw. 11 bis 28 TWh eingespart werden, wobei hierbei der Energieverbrauch dieser Technologien und auch Rebound-Effekte bereits berücksichtigt wurden. Diese digitalen Anwendungen können somit einen signifikanten Beitrag zur Erreichung der Klimaschutzziele leisten. Diese verstärkte Nutzung von IKT und digitalen Anwendungen erfordert die Rechenzentren und Telekommunikations-Infrastruktur wie etwa das Glasfaser- oder Handynetz erfordert bis zu 2,3 TWh an zusätzlichem Energieverbrauch.

Die möglichen Einsparmöglichkeiten für Treibhausgasemissionen durch die Digitalisierung sind ebenfalls signifikant und reichen von 0,4 Mio. t bis 2,3 Mio. t CO2-Äquivalent pro Jahr. Das sind 2 % bis 10 % der im Jahr 2040 im Referenzszenario verursachten Emissionen von insgesamt ca. 23,3 Mio. t CO2-Äquivalent.

Ungefähr 80 % der Netto- Energieeinsparung und 70 % bei der Reduktion von THG-Emissionen werden durch den Einsatz von acht Digitalisierungsanwendungen erzielt. Die Förderung dieser Anwendungen durch Maßnahmen in den Bereichen Forschung, Technologie und Innovation (FTI) wurde separat in der Studie analysiert.

 


Abbildung 1: Digitalisierungsanwendungen mit höchstem Einsparpotential für Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen

 

Beim Energieverbrauch befindet sich etwa die Prozessautomatisierung in der Industrie auf Platz 1 der möglichen Einsparungen. Bei der Automatisierung von Prozessen werden digitale Technologien zur Bedienung und Steuerung von Produktionsprozessen genutzt, um manuelle Eingriffe über die gesamte Produktion hinweg zu minimieren und damit die Produktivität und den Energieverbrauch dieser komplexen Systeme zu optimieren. Smart Homes, also Haushalte mit integrierten intelligente Technologien, liegen auf dem zweiten Platz. Hier und durch die Gebäudeautomatisierung können vernetzte und intelligente Verbraucher (und Erzeuger) Energieeffizienz, Komfort und Sicherheit durch Optimierung und Automatisierung von Heizung, Kühlung, Beleuchtung und Beschattung steigern. Simulationen in der Industrie oder das Konzept des Digitalen Zwillings liegen auf dem dritten Platz. Digitale Zwillinge können physische Produkte und Prozesse im digitalen Raum über den gesamten Produktionszyklus (Design, Prototyping, Produktion) hinweg simulieren und getestet werden, ohne immer wieder reale Prototypen zu bauen. Dadurch ermöglichen Digitale Zwillinge Prozesse zu optimieren.

 


Abbildung 2: Netto-Effekte von Digitalisierungsanwendungen – Energieverbrauch 2040; Quelle: Berechnungen AEA

 

Die größte Einsparung bei den Treibhausgasemissionen kann durch „Precision Livestock Farming“ bewirkt werden. Durch die elektronische Erfassung und Analyse von tierbezogenen Daten können Tierkrankheiten frühzeitig erkannt oder dank abgestimmter Ernährung Methanemissionen der Verdauung bei Rindern reduziert werden. Mit Zuchtoptimierung, welche die natürliche Variation der Methan-Emissionen von Rindern ausnutzt, können zusätzliche Potenziale für THG-Reduktionen in der Viehhaltung kostengünstig und dauerhaft gehoben werden. Der Steigerung der Methan-Produktion aufgrund der aktuellen Zuchtziele kann so durch selektive Züchtung entgegengewirkt werden. Diese Verfahren können deshalb von besonderer Bedeutung sein, da die Landwirtschaft neben der Energieerzeugung, der Industrie und dem Verkehr zu den Hauptverursachern von Treibhausgasemissionen zählt, und hier die Tierhaltung einen bedeutenden Anteil hat.

Bei der Treibhausgasreduktion im Güterverkehr können Smart Logistics oder das autonome Fahren von LKWs eine große Rolle spielen. Beispielsweise können autonom fahrende LKWs die Fahrweise besser optimieren, als es Menschen möglich wäre, und z.B. durch das Fahren im Windschatten Treibstoff und damit CO2–Emissionen einsparen. Das Ziel von Smart Logistics ist die durchgängige Vernetzung des Informations- und Materialflusses, um Logistikprozesse effizienter planen, steuern und anpassen zu können.

 


Abbildung 3: Netto-Effekte von Digitalisierungsanwendungen – THG-Emissionen 2040; Quelle: Berechnungen AEA

 

Die in dieser Studie durchgeführten Analysen beruhen auf den Einschätzungen der Energie und Treibhausgaseinsparungspotenzials jeder Technologie sowie der jeweils möglichen zusätzlichen Marktdurchdringung dieser digitalen Anwendungen bis zum Jahr 2040. In den Analysen wurden ebenfalls direkte Rebound-Effekte, welche durch Verhaltensänderungen entstehen, berücksichtigt. In der Fachliteratur variieren die Schätzungen des Potenzials für Rebound-Effekte aufgrund digitaler Technologien zwischen den Sektoren und reichen von weniger als 10 % bis fast 30 % mehr Energieverbrauch für einige Technologien und Endanwendungen. Diese Rebound-Effekte wurden in der vorliegenden Analyse für digitaler Anwendung separat betrachtet und in den Ergebnissen berücksichtigt.

 

Weiterführende Informationen:

Die Projektergebnisse im Detail

Timeline-Beitrag vom 15.02.2021