Klimatechnik & Energieeinsatz.

  • Mini-Blockheizkraftwerke sparen 200 Tonnen CO2 gegenüber herkömmlichem Energiemix.
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  • Lastadaptiver Betrieb senkt den Energieverbrauch von IT-Systemen am Arbeitsplatz bis zu 23 Prozent.
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Rechenzentren produzieren viel Wärme und müssen gekühlt werden. Etwa 40 Prozent der in Rechenzentren genutzten Energie dienen diesem Zweck. Energieeffiziente Klimatechnik bietet somit ein entsprechend großes Einsparpotenzial zum Beispiel durch verstärkten Einsatz der Freien Kühlung anstelle der viel Strom verbrauchenden Kompressorkühlung. Im Rahmen des CR-Handlungsfelds „Klimafreundliche Gesellschaft“ betreibt die Deutsche Telekom – insbesondere T-Systems – intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit, um die Infrastruktur von Rechenzentren unter ökonomischen wie ökologischen Gesichtspunkten zu optimieren. Partner vieler Projekte ist die Konzerntochter Power and Air Condition Solution Management GmbH (PASM).

Projekt „Heat Power Business".

Im Dezember 2010 startete die Power and Air Condition Solution Management GmbH (PASM) das Innovationsprojekt „Heat Power Business“: Im Rahmen des Projekts betreiben wir an Netzknotenpunkten, die von verschiedenen Parteien genutzt werden, zehn Mini-Blockheizkraftwerke mit Kapazitäten zwischen 4,5 und 50 kW. Die Anlagen lassen sich effizient und umweltfreundlich betreiben. So wird ihre Abwärme zur Gebäudeheizung verwendet. Dies ermöglicht einen Gesamtnutzungsgrad der eingesetzten Primärenergie von über 80 Prozent. Im Jahr 2012 erzeugten diese dezentralen Mini-Blockheizkraftwerke circa 1 500 MWh Strom sowie rund 2 500 MWh Heizwärme. Gegenüber dem im Versorgungsnetz verfügbaren Energiemix ergibt sich damit für 2012 eine CO2-Reduzierung von rund 200 Tonnen. Um Verbrauchs- und Emissionswerte der verschiedenen Mobilfunk-Anbieter, die unsere Anlagen nutzen, genauer angeben zu können, haben wir im Rahmen des Projekts 2012 alle von diesen genutzten Netzknoten  im Hinblick auf die eingesetzte Blockheizkraftwerk-Technik analysiert. Die Ergebnisse der Pilotanlagen nutzen wir für die Planung und den Bau weiterer mehr als zehn Blockheizkraftwerke.

Weitere Energieeffizienzprogramme.
2012 brachte PASM zusätzliche Programme zur Erhöhung der Energieeffizienz im Gebäudemanagement auf den Weg. Dazu gehörten unter anderem Sanierungen ineffizienter Raumlufttechnik von Telekom-Gebäuden. Außerdem errichtete PASM weitere sechs Blockheizkraftwerke mit elektrischen Leistungen zwischen 50 und 250 kW. Um komplexe Neubauvorhaben mit innovativen und energieeffizienten Energielösungen auszustatten, vereinbarte PASM 2012 mit dem Dienstleister STRABAG-PFS im Rahmen einer „integralen Planung“ ein systematisches Energiemanagement. PASM selbst wurde im Mai 2012 vom TÜV nach dem ISO-50001-Standard für Energiemanagementsysteme zertifiziert.

Ziele für das Jahr 2013.
Für 2013 plant PASM eine Vielzahl an Projekten zur Energieoptimierung: In ihrer Kooperation mit dem Dienstleister STRABAG will sie beispielsweise ihre Energiemanagementstrukturen durch neue Verantwortlichkeiten, Einbindung der Service-Abteilungen und verstärktes Innovationsmanagement anpassen und optimieren. Außerdem sollen bestehende Klima-Split-Geräte energetisch weiter optimiert und teils auf Frischluft-Kühlungssysteme umgestellt werden. Klima-Split-Geräte sind Anlagen, die aus mindestens zwei Einheiten, einem Außen- und einem Innengerät bestehen und die Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenluft nutzen, um Energie zu sparen.

Die PASM plant darüber hinaus die Einführung von Lastmanagementsystemen, um Lastspitzen mit besonders hoher Energienachfrage von Verbrauchern und Wirtschaft abzubauen. Diese Nachfragespitzen belasten die Energieversorgungsnetze und führen im liberalisierten Energiemarkt zu einer Erhöhung der Preise. Unser Ziel ist es daher, im Falle von Lastspitzen weniger teuren Strom abzunehmen, und stattdessen den preiswerten Strom aus den Lasttälern zu nutzen. Hierfür werden neben Technologien zur Steuerung der Energieaufnahme auch leistungsfähige Energiespeicher benötigt. In Zusammenarbeit mit Vattenfall beabsichtigt PASM solche Speicher in Netzen zu virtuellen Regelkraftwerken zusammenzuschließen. So leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Stabilisierung künftiger Stromversorgungsnetze und reduzieren unsere Beschaffungskosten.

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Die Entwicklung und Umsetzung effizienter Energie- und Klimatechnik für Rechenzentren ist ein zentrales Element des Produktportfolios der PASM, einem Unternehmen der Telekom. PASM produziert und vermarktet energiebasierte Komplettlösungen für technische Systeme von Großkunden – vor allem aus der Informations- und Telekommunikationsbranche. Das Unternehmen sieht seinen Auftrag in der ständigen Verbesserung der Energieeffizienz seiner auf permanente Verfügbarkeit ausgerichteten Produkte „unterbrechungsfreie elektrische Spannung“ und „Klimatisierung von Netzknoten “.

PASM stellt ihre Produkte auf Anforderung von der Telekom in Deutschland für das Festnetz sowie für Rechenzentren bereit. Außerdem beliefert sie rund 20 000 Basisstation des Mobilfunknetzes der Telekom in Deutschland mit Energie. Als Mitgründer und Partner des deutschen Kompetenznetzwerks Clean Power Net treibt PASM zudem die Entwicklung von marktfähigen Brennstoffzellen voran.

Kooperation mit der STRABAG zur Kennzahlenprüfung.

Seit 2005 nutzt PASM verschiedene Kennzahlen für die Messung und Bewertung der Energieeffizienz an Objekten. 2012 wurden die Kennzahlen mit Unterstützung eines externen Fachbüros und der STRABAG grundlegend analysiert. Die Analysen werden noch über Februar 2013 hinaus fortgesetzt und sollen dazu dienen, das Kennzahlensystem differenzierter zu gestalten. Es wurden alle Telekom-Gebäude in sieben unterschiedliche Gruppen eingeteilt und für diese jeweils Kennzahlen und dazugehörige Prozesse abgestimmt. In der Gruppe „TOP 25 Objekte“ sind beispielsweise alle Objekte mit einem Stromverbrauch von mehr als 10 GWh pro Jahr zusammengefasst. Hier überwachen wir intensiv die Lastspitzen der Objekte, um diesen entgegenwirken zu können. Das von den Partnern erarbeitete Konzept wurde von den Geschäftsführungen der PASM und der STRABAG-PFS zur Umsetzung freigegeben. 2013 sollen die Prozesse vor allem durch die Einbindung von STRABAG Service-Einheiten noch effizienter gestaltet werden.

Als weitere Maßnahme zur Effizienzsteigerung führte PASM 2012 integrale Planungen mit den Energiemanagern und Service-Verantwortlichen sowie Gebäudeeigentümern und Bauherren der Objekte ein. Bei fünf Pilotplanungen konnten auf diese Weise deutliche Verbesserungen erzielt werden. Im Folgenden sollen die Prozesse stabilisiert und verankert werden. Ein ganzheitliches Konzept wird gegenwärtig am Münchner Telekom-Standort Marsplatz erprobt.

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Energieeffizienz bedeutet Klimaschutz. Die Verbesserung der Effizienz ihrer rund 8 000 Netzknoten  und Rechenzentren in Deutschland überwacht die PASM mithilfe von Effizienzkennwerten. Hierzu beauftragte die PASM den Baukonzern STRABAG-PFS mit Vor-Ort-Analysen ihrer Produktionsanlagen. Dessen Fachingenieure analysierten daraufhin Energieeffizienzpotenziale und entwickelten Lösungen, wie diese am besten genutzt werden können. Durch Maßnahmen wie den Austausch ineffizienter Ventilatoren, den Einbau innovativer Regler oder die Anpassung der Anlagen an den jeweiligen Bedarf konnte die PASM die Energieeffizienz in den letzten Jahren deutlich erhöhen.

 

Projekt „DESI“.

Seit Ende 2011 testet PASM gemeinsam mit den Telekom Innovation Laboratories (T-Labs ) und der Telekom Deutschland im Rahmen des Projekts „DESI – Durchgängige energiesensible IKT“ Lösungen für intelligente Energieversorgungssysteme („Smart Energies“) der Zukunft. Ziel des Projekts ist es, lastadaptive Steuerungen zu entwickeln und Konzepte für die Erzeugung und Speicherung von Energie zu pilotieren. Diese sind eine wichtige Voraussetzung für intelligente Stromnetze („Smart Grids“). Erprobt wurden hierzu verschiedene Möglichkeiten zum Management von Lastspitzen und zur Optimierung des Stromeinkaufs.

2012 errichteten die Projektpartner zu Demonstrationszwecken eine Fernwirkstrecke  für die Steuerung des Speicherverhaltens einer Anlage zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV). Gleichzeitig wurden die technischen Grundlagen für ein übergreifendes Steuerungssystem geschaffen. Dieses soll unter Berücksichtigung der aktuell zu verarbeitenden Datenmenge sowohl die Speicherung als auch die Bereitstellung der dafür benötigten elektrischen Energie flexibel steuern. Der Strom wird dabei je nach Verfügbarkeit und Preis entweder aus dem Versorgungsnetz bezogen oder von den eigenen Speichern bereitgestellt. Anschließend begann das Projektteam mit der Entwicklung der hierfür nötigen Steuerungssoftware. Parallel wurden Studien zur hierfür benötigten Hardware weiterentwickelt beziehungsweise fertiggestellt.

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Lösungen für die Realisierung von Smart Grids zu entwickeln, gehört seit einigen Jahren zu den großen Technologievisionen. Im Projekt DESI, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Förderschwerpunkts IT2Green gefördert wird, arbeitet PASM mit den T-Labs  und der Telekom Deutschland an einem entsprechenden übergreifenden, die gesamte ICT-Lieferkette integrierenden Lösungsansatz. Das Projekt ist für den Zeitraum von 2011 bis 2013 angesetzt.

Konkret richtet sich der Lösungsansatz DESI auf drei Kernbereiche:

  • Herstellung der Anschlussfähigkeit der ICT-Komponenten an Smart Grids
  • Integration von ICT-Komponenten in die gesamte Energielieferstrecke
  • Steuerung einer variablen Energieversorgung der ICT-Netze

Im Projekt DESI wird weiterhin untersucht, wie die Energieversorgung des ICT-Netzes die Kernanforderungen des Smart Grid wie Lastverschiebung  und Versorgungsstabilisierung erfüllen kann. Die hierfür angestrebte Lösung kann als erste Entwicklungsstufe zu einer Leitwarte verstanden werden, die in der Lage ist, alle Prozesse eines Smart Grid zu überwachen und energieeffizient zu steuern.

Projekt „LOLA“.

Im Projekt „LOLA“ (Load-adaptive Networks & LANs) werden, ebenso wie im Projekt „DESI“, Optimierungen im Telekommunikationsnetz behandelt. Bei DESI stehen intelligente Konzepte zur bedarfsorientierten, kosteneffizienten Stromversorgung und -speicherung im Vordergrund. LOLA hingegen fokussiert sich auf Lösungen zum flexiblen, lastadaptiven Einsatz der für den Betrieb der Kunden- und Zugangsnetze genutzten ICT-Ressourcen. Viele heutige ICT-Geräte und Anlagen benötigen unabhängig von der tatsächlichen Nutzung oder Auslastung immer dieselbe elektrische Leistung, solange sie eingeschaltet sind. Im Rahmen des Projekts LOLA wurden sowohl für den Bereich des Betreibernetzes als auch im Netz des Kunden Anwendungsfälle identifiziert und untersucht, in denen der Energieverbrauch der tatsächlichen Nutzung beziehungsweise Auslastung der Geräte angepasst werden kann. Das Projekt LOLA hatte eine Laufzeit von Oktober 2010 bis Dezember 2012. Die Weiterentwicklung und Pilotierung des LOLA-Grundgedankens des lastadaptiven Netzbetriebs soll im Jahr 2013 auf einer anderen Projektbasis fortgeführt werden.

Im Bereich der Firmen- und Breitbandzugangsnetze konnten 2012 deutliche Einsparpotenziale nachgewiesen werden: Ein gutes Beispiel liefert ein im März 2012 abgeschlossenes Pilotprojekt, in dem die Deutsche Telekom an Steuermechanismen für einen lastadaptiven Betrieb ihrer eigenen Büroarbeitsplätze arbeitete. Hierbei konnte gezeigt werden, dass der Energieverbrauch um bis zu 23 Prozent gesenkt werden kann, wenn die IT-Systeme wie PCs beziehungsweise Notebooks und Telefone nur während der tatsächlichen Arbeitszeit eingeschaltet sind und zudem auch in der Mittagspause automatisch in den Stand-by-Modus versetzt oder sogar komplett ausgeschaltet werden.

2012 wurde außerdem eine Steuerung der ICT-Komponenten in Heimnetzen im Laborversuch aufgebaut und getestet. Die Tests belegten, dass – abhängig vom Nutzungsverhalten und der Art der genutzten Kommunikationsdienste – Energieeinsparungen von 20 bis 25 Prozent möglich sind. Analysen zu bestimmten Segmenten der Betreibernetze weisen sogar Energieeinsparungspotenziale bis zu 30 Prozent aus.

Zugangsnetz.
Für den FTTH-Ausbau mit Glasfaserleitungen bis in die Wohnung der Nutzer setzt die Telekom seit 2009 die GPON (Gigabit-capable Passive Optical Networks)-Technik ein. Dadurch lässt sich das Geschwindigkeitspotenzial der Glasfasertechnologie am besten nutzen: Bis zu 2,5 Gbit/s im Download  und bis zu 1 Gbit/s im Upload können mit GPON  technisch ermöglicht werden. In Fortführung des „LOLA“-Grundgedankens arbeiten wir an einer Lösung, mit der wir den Energiebedarf der GPON-Technologie  durch Standardisierung des Geräts am Ende des Glasfasernetzes beim Kunden reduzieren wollen.

Übergreifende Netzsteuerung.
Die Etablierung einer übergreifenden Netzsteuerung ist ein weiteres Ziel des Projekts „LOLA“. So kann hinausgehend über die bisherigen lastadaptiven Steuerungen, wie sie als Insellösungen beispielsweise
für DSL- oder GPON-Netze entwickelt wurden, noch einmal deutlich mehr Energie eingespart werden. Hierfür müssen Lösungen entwickelt werden, die auf übergreifender Netzebene zugleich einen lastadaptiven Betrieb und eine hohe Qualität der entsprechenden Datendienste gewährleisten. Seit 2010 arbeitet die Telekom mit Systemtechnikherstellern kontinuierlich an der technischen Realisierung und der internationalen Standardisierung der lastadaptiven, netzübergreifenden Systeme, um so allgemeinverfügbare, energieeffiziente Weltmarktprodukte zu erhalten.

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Anders als herkömmliche Anlagen mit einem über den Tagesverlauf annähernd gleichbleibenden Energieverbrauch passen lastanpassungsfähige ICT-Netze ihren Energiebedarf an die tatsächliche, stark schwankende Nutzung an. So können zum Beispiel in Zeiten mit geringer Datenlast, während der Nacht- und Morgenstunden Teile der Produktionsanlagen ganz beziehungsweise schrittweise oder stufenlos heruntergefahren werden. Auf diese Weise lässt sich der Energieverbrauch entscheidend senken. Im Rahmen des LOLA-Projekts wurde untersucht, wie dieses Ziel durch lernfähige Steuerungen im Netz und bei den Endgeräten erreicht werden kann. Schwerpunkte des Projekts waren zunächst Kundennetze und das Zugangsnetz. Mit der Fortführung des LOLA-Grundgedankens ist eine intelligente übergreifende Steuerung über die komplette Netzarchitektur angestrebt. Erste Modellanalysen und Labormessungen lassen ein Gesamtpotenzial von bis zu 30 Prozent Energie- und CO2-Einsparungen erwarten.

„ComGreen“: Lastadaptive Optimierung von Funkzugangsnetzen.

Der Energieverbrauch in den Funkzugangsnetzen steigt stetig an. Dies liegt zum einen am Netzausbau und zum anderen an den steigenden Kapazitätsanforderungen mobiler Nutzer. Die Telekom betreibt in Deutschland mehrere 10 000 Basisstationen und Wi-Fi HotSpots. In der Summe verbrauchen diese jährlich Energiemengen im dreistelligen Gigawattstunden-Bereich. Bisher werden diese Netze unabhängig von deren Auslastung betrieben. In Zeiten geringer Last wird also fast genauso viel Energie verbraucht wie in Zeiten mit hoher Last.

Mit dem Projekt „ComGreen“ will die Telekom die Leistung der Funknetze an den jeweiligen Bedarf anpassen. Jeder Nutzer von Telekommunikationsnetzen soll künftig an jedem Ort mit der tatsächlich benötigten, statt wie bisher mit der maximalen Übertragungskapazität versorgt werden. Um dies zu erreichen, wird im Projekt ein Modell für die selbst organisierte Anpassung von Netzparametern wie die Datenrate  oder Sendeleistung entwickelt. Es berücksichtigt hierbei flexibel die Zahl der angemeldeten Nutzer und deren aktuellen Kapazitätsbedarf sowie weitere Daten und ermöglicht, verfügbare Netzressourcen dementsprechend lastabhängig zu- und abzuschalten.

Erste, 2012 präsentierte Ergebnisse aus dem Projekt zeigen, dass eine lastadaptive, lernfähige Netzsteuerung im Zugangsnetz bei Energieverbrauch und CO2-Emissionen Einsparpotenziale von bis zu 30 Prozent eröffnet. Im Anschluss an diese Analyse sollen in dem Projekt Entwürfe für Standards zur lastadaptiven Steuerung entwickelt und internationalen Standardisierungsgremien vorgelegt werden. Ziel ist es, die erarbeiteten Konzepte und Mechanismen mittelfristig über die Systemtechnikhersteller in die operativen Netzknoten  integrieren zu können. 2012 wurde in Vorbereitung einer Machbarkeitsstudie mit der Implementierung ausgewählter Mechanismen begonnen.

Nationales Programm für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.

Im Festnetz-Bereich betreiben wir bereits fünf Brennstoffzellensysteme. Diese wurden im Zuge des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie der Bundesregierung auf ihre Tauglichkeit hin getestet. Besonderes Augenmerk legten wir dabei neben dem Einsatz als Back-up-System auf die zusätzliche Nutzung der Systeme für das Spitzenlastmanagement und ihre Einbindung in ein virtuelles Regelkraftwerk. An allen fünf Pilotstandorten konnte die Praxistauglichkeit der Systeme nachgewiesen werden.

2012 wurde das Programm seitens PASM mit einem Workshop abgeschlossen. Zu den Ergebnissen gehört die Feststellung, dass sich die Technologie an Standorten mit Reservezeiten über 24 Stunden wirtschaftlich einsetzen lässt. PASM beteiligt sich weiterhin im Clean Power Net (CPN) mit Herstellern und Anwendern von Brennstoffzellentechnologien unter Federführung der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW), um unsere Erfahrungen mit den Systemen allen Marktpartnern zugänglich zu machen.