Ein Praxisprojekt des Fraunhofer HHI, DETECON und Hammer

Das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI) zählt zu den renommiertesten Forschungseinrichtungen für Kommunikationstechnologie in Deutschland. Mit Sitz in Berlin beschäftigt sich das Institut seit Jahrzehnten mit den Grundlagen digitaler Infrastruktur, von Glasfasernetzen über industrielle Kommunikationssysteme bis hin zu KI-Anwendungen. Am Hyper Connectivity Campus in Eschweiler forscht das HHI nun unter realen Bedingungen daran, wie digitale Technologien in der Logistik nicht nur effizienter, sondern auch nachweislich nachhaltiger eingesetzt werden können.

Ein zentrales Forschungsfeld für das HHI ist die sogenannte Twin Transformation, also die Frage, wie digitale und ökologische Erneuerung nicht nacheinander, sondern gemeinsam gelingen kann. Moderne optische Kommunikationsnetze spielen dabei eine Schlüsselrolle, denn sie bilden die Grundlage für digitale Dienste, die Prozesse in der Logistik und Produktion effizienter machen.

Gleichzeitig stellt sich die berechtigte Frage, ob neue Infrastruktur nicht auch neue Lasten mit sich bringt. Mehr Netzwerke, mehr Rechenzentren, mehr Datenverarbeitung bedeuten zunächst einmal mehr Energieverbrauch. Ob die Effizienzgewinne durch Digitalisierung diesen Mehrverbrauch langfristig aufwiegen, ist keine triviale Frage. Genau das untersucht das Fraunhofer HHI am HCC: den tatsächlichen Nettoeffekt, den der kombinierte Einsatz optischer Kommunikationsnetze und digitaler Dienste auf CO₂-Emissionen hat.

Diese Untersuchung findet nicht im Labor statt, sondern in einer aktiven Logistikhalle, in der täglich reale Prozesse stattfinden. In einem Regallagersystem von rund 60 mal 20 Metern wurde dazu ein modernes 10-Gbit/s symmetrisches passives optisches Netzwerk (XGS-PON) installiert, dieselbe Glasfasertechnologie, die Telekommunikationsanbieter beim Breitbandausbau einsetzen. An den Endpunkten der Glasfaser sorgen WiFi-7 Zugangspunkte dafür, dass die gesamte Hallenfläche mit einem leistungsfähigen Funknetz versorgt ist. Erst diese Infrastruktur macht datenintensive Anwendungen in der Fläche möglich, also Echtzeitkommunikation, Sensorik und vernetzte Systeme.

Auf dieser Grundlage wurde ein konkreter Anwendungsfall umgesetzt. Ein fahrerloses Transportsystem übernimmt den innerbetrieblichen Pakettransport und entlastet die Mitarbeitenden bei sich wiederholenden Transportaufgaben. Das Ziel ist weniger, einen Menschen durch eine Maschine zu ersetzen, als vielmehr Abläufe planbarer und gleichmäßiger zu gestalten und die direkten Auswirkungen auf Energieverbrauch und Durchlaufzeiten messbar zu machen. Gemeinsam mit DETECON hat das Fraunhofer HHI analysiert, welchen Einfluss die Einführung dieser Technologien auf die CO₂-Bilanz hat, sowohl im konkreten Projektszenario als auch hochgerechnet auf die gesamte Halle.

Was das Projekt von ähnlichen Vorhaben abhebt, ist die Methodik der Bewertung. Erstmals kommt dabei der neueste ITU-T L.1480 Standard der Internationalen Fernmeldeunion  zur Anwendung, der den CO₂-Effekt digitaler Technologien über den gesamten Lebenszyklus erfasst, also von der Herstellung der Komponenten über den laufenden Betrieb bis hin zu den eingesparten Emissionen durch effizientere Prozesse. Der Aufbau neuer Infrastruktur verursacht kurzfristig Emissionen. Langfristig aber, das zeigen die bisherigen Auswertungen, überwiegen die Einsparungen. Und je konsequenter die Technologien eingesetzt werden, desto deutlicher fällt dieser Effekt aus.

Die Ergebnisse bestätigen die Ausgangshypothese: Der Einsatz der Technologien spart CO₂ ein. Zwar entstehen durch Herstellung und Betrieb der neuen Infrastruktur zunächst zusätzliche Emissionen, diese werden jedoch durch die erzielten Effizienzgewinne überkompensiert, etwa durch reduzierte manuelle Arbeit und optimierte innerbetriebliche Prozesse.

Hinzu kommt, dass das HHI mit diesem Projekt zu den ersten Instituten gehört, die den neuen ITU-Standard praktisch anwenden. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die Weiterentwicklung des Standards sowie in sogenannte Implementation Guidelines ein, die anderen Unternehmen künftig als Orientierung dienen sollen. 

Was die Rolle des HCC dabei besonders macht, ist weniger die vorhandene Technik als die Grundbedingung: eine aktive Logistikhalle mit echten Betriebsprozessen, kein Labor. Dass zudem bereits ein fahrerloses Transportsystem vorhanden war und Hammer die Infrastruktur offen für externe Forschung zur Verfügung stellt, hat die Umsetzung erst in dieser Form möglich gemacht.