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5G steht nicht nur für hohe Datenraten und niedrige Latenz. Der neue Mobilfunkstandard ist auch energieeffizienter als seine Vorg?nger – und tr?gt so zu mehr Nachhaltigkeit in der Industrie 4.0 bei.

Nahezu lautlos huschen Transportroboter durch die G?nge des Osram-Werks im bayerischen Schwabmünchen. Zielsicher transportieren sie schwere Rollen mit Spezialdraht zwischen den Arbeitsstationen der Smart Factory hin und her. überwachungssysteme im Hintergrund teilen den autonomen Fahrzeugen mit, welche Route sie durch die riesige Halle nehmen sollen, und warnen sie vor pl?tzlich auftauchenden Hindernissen. Die Transportroboter sind über einen Server auf dem Werksgel?nde (Local Edge Cloud), Teil eines eigens aufgebauten Campus-Netzes, mit dem System verbunden. Die Datenübertragung erfolgt in Echtzeit, ohne Wartezeiten oder Verz?gerungen. Diese effizientere Logistik beschleunigt den Produktionsprozess – und reduziert so den Energieverbrauch.

Die Grundlage für diese schnelle Datenübermittlung ist 5G, der Mobilfunkstandard der fünften Generation. Die neue Funktechnik erm?glicht bis zu 100-mal h?here Datenübertragungsraten als 4G, im Idealfall bis zu 20 Gigabit pro Sekunde. Dank der geringen Latenz von unter einer Millisekunde erm?glicht 5G zudem zeitkritische Anwendungen wie autonome Transportsysteme für die Fertigungslogistik.

Ressourcenschonende Anwendungen

Neben der hohen Datengeschwindigkeit bringt 5G auch erhebliche Fortschritte in Sachen Nachhaltigkeit mit sich: Nach Berechnungen von Huawei verbraucht 5G pro übertragenem Bit bis zu 90 Prozent weniger Energie als 4G. Gleichzeitig lassen sich im 5G-Netz in derselben Zeit erheblich mehr Informationen übertragen. Auch die spektrale Effizienz, also die maximal m?gliche Datenmenge pro Sekunde und Hertz, ist aufgrund vieler technischer Verbesserungen mit 5G-Komponenten etwa drei- bis viermal so hoch wie bei 4G. Zudem sorgt 5G in Verbindung mit weiteren Digitalisierungseffekten für mehr Effizienz in der Produktion, was zur Senkung der Stromkosten beitragen und so die Umwelt schonen kann. Datenhungrige Industrie-4.0-Anwendungen wie etwa Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung), die ein leistungsstarkes Netz mit niedriger Latenz ben?tigen, lassen sich ressourcenschonend umsetzen.

Das ist eine gute Nachricht für viele Industrieunternehmen. Jeder sechste Betrieb mit mehr als 100 Mitarbeitern in Deutschland nutzt nach Erhebungen des Digitalverbands Bitkom bereits spezielle Anwendungen aus dem Bereich Industrie 4.0. Drei Viertel stufen die Verfügbarkeit von 5G für das eigene Gesch?ft als ?wichtig“ oder ?sehr wichtig“ ein. ?5G ist für die deutsche Industrie eine Schlüsseltechnologie“, sagt Bitkom-Pr?sident Achim Berg. ?Sie erm?glicht übertragungen in Echtzeit, eine h?here Netzwerk-Kapazit?t und eine quasi unbegrenzte Zahl an Menschen und Ger?ten, die innerhalb der 5G-Netze miteinander in Echtzeit kommunizieren k?nnen. 5G bildet das Nervensystem der Industrie 4.0.“

Mit vorausschauender Wartung gegen Maschinenausf?lle

In der produzierenden Industrie wird zum Beispiel das Thema Predictive Maintenance immer wichtiger. Die vorausschauende Wartung wird dank fortlaufender Analyse der von Sensoren gemeldeten Ger?tedaten immer effektiver und kostengünstiger. F?llt eine Wartung oder Reparatur an, kann ein Monteur über das 5G-Netz Roboter aus der Ferne steuern oder den Kollegen vor Ort über Augmented Reality (AR) Informationen übermitteln, die sie für ihre Arbeit ben?tigen. In diesem Szenario müssen Spezialisten künftig viel weniger reisen – auch weil Wartungen nicht mehr in festen Abst?nden durchgeführt werden müssen, sondern nur noch bei Bedarf. Zudem verringern sich teure Ausfallzeiten der Produktionsanlagen. über das 5G-Netz und AR-Anwendungen lassen sich Mitarbeiter an jedem Ort der Welt an neuen Maschinen schulen. Weder sie noch ihre Trainer müssen extra an einen Schulungsort fahren. Das ist nicht nur in Corona-Zeiten von Vorteil, sondern schont auch nachhaltig die CO2-Bilanz.

Auch für eine schnelle und lückenlose Qualit?tskontrolle der Produktion eignen sich 5G-Netze. So hat ein chinesischer Smartphone-Hersteller die manuelle Qualit?tskontrolle entlang seiner Montagelinien durch ein System von Hochgeschwindigkeitskameras ersetzt, die mit 5G und Künstlicher Intelligenz arbeiten. Ergebnis: Die Qualit?tskontrolle der Smartphones erfolgt jetzt fast 18-mal schneller, der Energieverbrauch pro Smartphone-Qualit?tscheck ist auf sechs Prozent des Ausgangsniveaus gesunken.

Mehr Daten, weniger Energieverbrauch

Diese Energieeinsparung ist bemerkenswert. Denn im Vorfeld hatten Forscher und Branchenexperten befürchtet, dass mit einem exponentiellen Anstieg des Datenvolumens auch der Energieverbrauch entsprechend steigen würde. Dies würde die Umwelt belasten und die ausgeklügelten Gesch?ftsmodelle von Netzbetreibern und kommerziellen Anwendern in Schieflage bringen. Doch tats?chlich ist 5G bis zu 100-mal energieeffizienter als 4G. Das er?ffnet den IKT-Unternehmen neue Perspektiven. Nach Angaben der International Telecommunication Union (ITU) verursachen sie n?mlich immerhin zwei Prozent der weltweiten Kohlendioxidemissionen. Mit Hilfe von 5G kann es Mobilfunkbetreibern und Telekommunikationsunternehmen gelingen, ihre CO2-Emissionen zu reduzieren und gleichzeitig wesentlich mehr Maschinenverbindungen zur Verfügung zu stellen.

Keine Frage, der Datenverkehr steigt immens: Bis 2025 sollen laut Huawei Global Industry Vision rund 100 Milliarden Ger?te vernetzt sein. Dem Beratungsunternehmen Analysys Mason zufolge wird sich der mobile Datenverkehr w?hrend der n?chsten fünf Jahre in Schwellenl?ndern versechsfachen und in Industriel?ndern verdreifachen. Vor diesem Hintergrund kann 5G also wesentlich dazu beitragen, den CO2-Fu?abdruck trotz zunehmender Digitalisierung zu verringern. Bei inzwischen mehr als 100 weltweit gestarteten 5G-Netzen kommt so eine enorme Energieeinsparung zusammen.

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