Wie viel Energie verbraucht 5G?

Steigt unser Stromverbrauch durch 5G-Mobilfunk? Die Antwortet lautet: Ja und Nein. Wir übertragen immer mehr Daten, was mehr Energie verbraucht. Zugleich ist das moderne 5G viel energiesparender als der ältere 4G-Standard, was Energie spart.

Sobald wir unterwegs unsere E-Mails abrufen oder mobil im Internet surfen, bewegen sich Datenpakete durchs Netz. Die Übertragung dieser Daten – gemessen in Bit/Sekunde – verbraucht Energie und trägt damit zum ökologischen Fußabdruck bei. Wie groß sind unsere Fußstapfen heute und wie groß werden sie in Zukunft sein? Das Umweltbundesamt hat diese Frage untersuchen lassen – mit der Umweltbezogenen Technikfolgenabschätzung Mobilfunk in Deutschland, kurz UTAMO-Studie. Sie modelliert Entwicklungsszenarien für den Mobilfunk bis zum Jahr 2030 und liefert Erkenntnisse zu Energieverbrauch und Nachhaltigkeit.

Klar ist: Der Energieverbrauch von Netzen und Endgeräten spielt bei der Entwicklung neuer Mobilfunkstandards eine entscheidende Rolle. Die Mobilfunkgeneration 5G setzt hier neue Maßstäbe, teilen die Netzbetreiber mit. 5G braucht zum Beispiel beim Videostreaming für die Übertragung eines Gigabytes Daten etwa eine Wattstunde Energie. Zur Einordnung: Eine herkömmliche Glühlampe (60 Watt) leuchtet mit einer Wattstunde etwa eine Minute. 4G braucht für die Übertragung eines Gigabytes Daten ca. 3,5 Wattstunden und 3G sogar 40 Wattstunden.

5G ist sparsamer als vorige Mobilfunkgenerationen

5G ist damit deutlich energieeffizienter als ältere Mobilfunkgenerationen: Im Vergleich zum direkten Vorgänger 4G (LTE) braucht es ungefähr 40 Prozent weniger Energie für die Übertragung derselben Datenmenge. Verglichen mit dem inzwischen abgeschalteten 3G (UMTS) sind es sogar zwischen 90 Prozent und 98 Prozent.

Allerdings steigen die jährlich in den Mobilfunknetzen übertragenen Datenmengen auch weiter rasant an. Ein Grund hierfür: Mobiles Videostreaming auf dem Smartphone wird immer beliebter. Damit wird laut der UTAMO-Studie auch der Energiebedarf rasant steigen. Die Studie prognostiziert, dass sich der elektrische Energieverbrauch von 2,31 Terawattstunden (TWh) im Jahr 2019 auf 7,51 TWh 2030 mehr als verdreifachen wird. Zur Einordnung: Der gesamte Stromverbrauch in Deutschland betrug im Jahr 2021 laut Umweltbundesamt 570 TWh.

Der Datenverkehr nimmt zu – und mit ihm der Energiebedarf

Der Energiehunger wächst also. Doch die übertragenen Datenmengen werden im selben Zeitraum noch weitaus rasanter wachsen: Während das Datenvolumen um den Faktor 45 ansteigen soll, verdreifacht sich der Energieverbrauch lediglich. Die benötigte Menge Energie pro Bit sinkt also ständig. Anders gesagt: Ein gleich großes Datenpaket wird im Jahr 2030 mit viel weniger Energieaufwand übertragen werden, als es 2019 der Fall war.

Hinzu kommt: Mobilfunk leistet häufig einen entscheidenden Beitrag, um Energie- und Ressourceneffizienz zu steigern. Über 4G und 5G liefern vernetzte Sensoren wertvolle Daten zu Energieverbräuchen in der Smart City, in der industriellen Produktion oder im Verkehrssektor. Über Analysen findet Software dann Möglichkeiten, um Energie einzusparen.

Dank neuer Antennen wird die Energie effizienter genutzt

Auch 5G selbst hilft beim Energiesparen. Bisher wurden bei den Mobilfunknetzen sogenannte passive Antennen eingesetzt. Sie senden elektromagnetische Felder ungefähr gleichmäßig im jeweiligen Antennensektor, egal wo sich dort Endgeräte befinden. Die Aufrechterhaltung des Netzes verbraucht aber viel Energie.

Zunehmend setzen die Mobilfunknetzbetreiber neue aktive Antennensysteme ein. Die Funkzelle wird nur noch zu bestimmten Zeiteinheiten vollständig ausgeleuchtet, um ein neues Endgerät in der Zelle aufzufinden. Wenn ein mobiles Endgerät viele Daten benötigt, wird die Mobilfunkversorgung dem mobilen Endgerät nachgeführt. Bewegt sich eine Person mit Endgerät in dem Sendebereich einer 5G-Station, sorgt die neue Technik dafür, dass nur am jeweiligen Standort des Endgerätes die benötigte Strahlungsleistung für den Empfang der Daten bereitgestellt wird. Im Umkehrschluss heißt das: Wo keine Endgeräte sind, da gibt es erheblich reduzierte elektromagnetische Felder und somit einen geringeren Energieverbrauch. Dadurch wird Energie pro Bit eingespart. Die Netzbetreiber rüsten ihre Standorte nach und nach auf effizientere Technik um.

Netzbetreiber setzen auf regenerative Energie

Alle deutschen Mobilfunkanbieter kennen ihre ökologische Verantwortung und leisten ihren Beitrag zum Klimaschutz. Eckpfeiler ist die Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Seit 2020 verwendet Vodafone nach eigenen Angaben nur noch Strom aus erneuerbaren Energiequellen, für den Mobilfunk und auch für andere Geschäftsbereiche. Dadurch konnte das Unternehmen den eigenen CO2-Ausstoß um 245.000 Tonnen pro Jahr reduzieren und damit die eigenen Emissionen fast halbieren. 245.000 Tonnen CO2 entspricht der Menge, die eine Million Flugzeugpassagiere von Berlin nach München verursachen würde.

Die Telekom deckt ihren Strombedarf in Deutschland seit 2020 zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen. Dafür setzt sie – wie auch andere Unternehmen – auf den Ökostrom-Zertifikateeinkauf (englisch: Renewable Energy Certificate System, RECS). Sie bezieht weiterhin Strom aus nicht nachhaltigen Energiequellen, gleicht dies aber durch den Einkauf von Zertifikaten aus. Durch den vermehrten Einsatz erneuerbarer Energien und durch effizientere Technologie gibt die Telekom an, ihre eigenen Emissionen von 4 Millionen Tonnen im Jahr 2017 auf 2,5 Millionen Tonnen im Jahr 2020 gesenkt zu haben.

Das Unternehmen O2-Telefónica setzt ebenfalls auf den Zertifikateeinkauf, nach eigenen Angaben von Windkraftanlagen. Durch den Einsatz von Ökostrom und mehr Energieeffizienz gibt O2-Telefónica an, den CO2-Ausstoß im Jahr 2021, verglichen mit 2015, um gut 96 Prozent gesenkt zu haben, von 175.000 auf 6.000 Tonnen CO2. Als vierter Netzbetreiber baut 1&1 Mobilfunk ein eigenes Netz auf.

Netzausbau und Modernisierung helfen der Energieeffizienz

Doch was steht neben "grünem" Strom auf dem Plan? Um den Energieverbrauch und die Umweltlasten unseres Mobilfunks in Zukunft so gering wie möglich zu halten, gibt die UTAMO-Studie Handlungsempfehlungen. An erster Stelle steht die Effizienz. Sie soll durch ausgeklügelte netzplanerische und technologische Maßnahmen vorangetrieben werden. Dafür müssen neue Sendestationen geplant und alte aufgerüstet werden.

Alte und neue Netze sollten immer maximal ausgelastet werden, um den Bedarf zu decken, aber keinen Überschuss zu produzieren – denn „zu viel Netz“ würde unnötig Energie verbrauchen. Sehr viel Energie verbraucht allerdings auch die Produktion neuer Smartphones. Wie wir Altgeräte sinnvoll weiternutzen, verkaufen oder recyceln – und damit Rohstoffe und Energie sparen – erläutert dieser Artikel auf unserer Seite.

Links und weiterführende Informationen

1. Umweltbezogene Technikfolgenabschätzung Mobilfunk in Deutschland (UTAMO-Studie) [16.02.2023]
2. Fraunhofer IZM. Projekt UTAMO. [15.07.2022]
3. Telekom. Corporate Responsibility Bericht 2021. [03.03.2022]
4. Vodafone Deutschland. Soziale Verantwortung. [03.03.2022]
5. O2-Telefónica. Corporate Responsibility Bericht 2021. [03.03.2022]
6. 1&1. Nachhaltigkeit – unser Ansatz. [26.07.2022]
7. Bitkom. Klimaschutz durch digitale Technologien – Chancen und Risiken. [03.03.2022]
8. Bitkom. Deutsche Rechenzentren auf Wachstumskurs. [03.03.2022]
9. Umweltbundesamt. Stromverbrauch in Deutschland. [15.07.2022]

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