Moderne Telekommunikationsinfrastrukturen 5G
Der Ausbau des Mobilfunks in Deutschland ist ein wichtiger Treiber der Digitalisierung. Die 5. Generation (5G) als neuer Standard der Datenübertragung ist bis zu 10-mal schneller als sein Vorgänger 4G. Der Ausbau des deutschen 5G-Netzes erfolgt laut Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) nach deutlich strengeren Sicherheitskriterien, als dies bei vorherigen Mobilfunknetzen wie 3G oder 4G noch der Fall war. Anerkannte Sicherheitsnachweise für sicherheitsrelevante Komponenten sind verpflichtend. Dieser Standard wurde erstmalig seit dem Start des modernen Mobilfunks 1992 eingeführt. Der Einsatz von 5G als neuen Mobilfunkstandard wird die Digitalisierung von Staat, Wirtschaft und Gesellschaft deutlich vorantreiben. Zugleich bildet das Projekt „Einführung 5G“ eine der größten Infrastrukturen des kommenden Jahrhunderts.
Für eine sichere 5G Bereitstellung ist auch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung notwendig. Der Begriff Versorgungssicherheit im Kontext der Stromerzeugung bedeutet, dass immer so viel Strom erzeugt wird, wie der Verbraucher nachfragt. Im Vergleich zu anderen Industrienationen besitzt Deutschland traditionell ein sehr hohes Niveau der Versorgungssicherheit. Nur wenige Minuten beträgt die durchschnittliche Dauer von Stromausfällen innerhalb eines Jahres. Jedoch erfasst der sogenannte „System Average Interruption Duration Index“ (SAIDI) lediglich Versorgungsunterbrechungen mit einer Dauer von mehr als drei Minuten. Dieser Index gibt die durchschnittliche Versorgungsunterbrechung je angeschlossenen Endverbraucher innerhalb eines Kalenderjahres an.
SAIDI – Bundesweite Entwicklung 2006-2019, Versorgungsunterbrechungen mit einer Dauer von mehr als drei Minuten (Quelle: Bundesnetzagentur)
Die Energiewende wird die Versorgungssicherheit beeinflussen, doch die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt auch unter veränderten Bedingungen das bestehende hohe Niveau aufrechtzuerhalten. Besonders der steigende Anteil der Stromversorgung aus erneuerbarer Energie und dem zeitgleichen Ausstieg aus der Kohle- und Kernenergie stellt die Versorgungssicherheit vor Herausforderungen. Während der bevorstehenden grundlegenden Transformation der Energiegewinnung soll zu jedem Zeitpunkt die aktuelle hohe Versorgungssicherheit beibehalten werden.
Ausstiegspfade für Kohle- und Atomkraft in Deutschland (Bild: Reveman Energy Academy)
Laut BSI kommt es trotz hoher Versorgungssicherheit immer wieder zu Unterbrechungen der Stromversorgung seitens der Verteilungsnetzbetreiber (VNB) bzw. Energieversorgungsunternehmen (EVU). Die größte Zahl dieser Störungen ist mit Zeiten unter einer Sekunde so kurz, dass der Mensch sie nicht bemerkt. Da diese Unterbrechungen unter 3 Minuten sich belaufen, werde diese im SAIDI-Index nicht erfasst. Aber schon Unterbrechungen im Millisekunden Bereich sind in der Lage, kritische Infrastrukturen wie das 5G Netz zu stören. Neben Unterbrechungen im Versorgungsnetz können jedoch auch Abschaltungen bei nicht angekündigten Arbeiten oder Kabelbeschädigungen bei Tiefbauarbeiten dazu führen, dass die Stromversorgung ausfällt.
Im Zuge der Energiewende und auch im Kontext von 5G wird das Thema Versorgungssicherheit immer relevanter. Stromversorger müssen das Risiko und die Eintrittswahrscheinlichkeit von Unterbrechungen richtig einschätzen. Risiken, deren Wahrscheinlichkeit bekannt sind, können bei Investitionsentscheidungen bewertet und berücksichtigt werden. Auch sogenannte „Dunkelflauten“, d.h. längere Zeiten geringer Stromeinspeisung aus Windkraft- und Solaranlagen müssen berücksichtigt werden.
„Dunkelflaute“ – Strom aus Wind- und Sonnenkraft von 5. Bis 12. November 2020. Die installierte Leistung ist bei Solar 52 GW und Wind 62 GW. Die rote Linie ist Stromverbrauch Deutschland. (Bild: Agora Energiewende)
Durch die Implementierung des 5G-Mobilfunkstandards, der Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 1Gbit/s, wird die Nachfrage nach Edge-Rechenzentren zugleich steigen. Ein dezentrales Netzwerk aus Edge-Rechenzentren kann dazu beitragen, niedrige Latenzzeiten für 5G Anwendungsfälle mit hoher Gerätedichte zu bieten. Edge-Rechenzentren werden bestehende Rechenzentren ergänzen, indem sie als zusätzliche Verarbeitungsschicht in der Nähe der Quelle fungieren.
Für Deutschland bedeutet 5G viel. Mehr als nur kabellose Industrie. Das Internet der Dinge, Energienetze, smarte Städte und Landwirtschaften – alles soll miteinander kommunizieren. 5G gilt als notwendige Bedingung für Digitalisierung und wirtschaftlichen Fortschritt. Ob 5G funktioniert, kann darüber entscheiden, wie Deutschland international mithalten kann. Alles mit allem zu vernetzen, macht aber eben auch alles verletzbarer. Wenn alles um uns herum smart ist, bedeutet ein Stromausfall nicht mehr nur „Licht aus“. Dann steht plötzlich alles auf dem Spiel.
Modernste 5G Infrastrukturen und Edge-Rechenzentren benötigen höchste Ausfallsicherheit. Als Energieversorgung dienen meistens die öffentlichen 50 Hz-Netze. Die Deutsche Bahn verfügt über ein 18.500 Kilometer langes Glasfasernetz. Mobilfunkanbieter dürfen künftig ungenutzte Teile davon zur Internetversorgung verwenden. Die Stromversorgung der Bahn erfolgt jedoch mit einer 16,7 Hz Netzversorgung. Für beide Netze gibt es hochverfügbare unterbrechungsfreie Stromversorgungen.
Bahnstrom und/oder Ortsnetz, beides ist möglich. (Bild: Wöhrle)
Verordnung über Allgemeine Bedingungen für die Elektrizitätsversorgung von Tarifkunden
(AVBEltV) § 4 Art der Versorgung„Spannung und Frequenz werden möglichst gleichbleibend gehalten. Allgemeinübliche Verbrauchsgeräte müssen einwandfrei betrieben werden können. Stellt der Kunde Anforderungen an die Stromqualität, die über diese Verpflichtungen hinausgehen, so obliegt es ihm selbst, Vorkehrungen zum störungsfreien Betrieb seiner Geräte und Anlagen zu treffen.“
