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Forschung

Vision: Ein Internet, das mehr Ressourcen einspart als es verbraucht

Datenkommunikation und -verarbeitung sind die Quellen von Innovation und digitalen Fortschritts, der unsere Welt auch in den nächsten beiden Dekaden fundamental verwandeln wird. Zugleich ist der damit verbundene Ressourcenverbrauch an Energie, CO2 und Materialien enorm.

Dieser Verbrauch ist grundsätzlich bedingt durch die Ausbreitungseigenschaften von elektromagnetischen Wellen. Gleichzeitig bietet die Digitalisierung mit der mobilen und fasergebundenen Kommunikation enorme Einsparpotentiale im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung, zum Beispiel durch Steuerung von Mobilität und Produktion.

Diese Entwicklung erfordert die Erforschung von neuartigen Bauelementen auf der Basis neuer Halbleitermaterialien, von neuartigen Schaltungskonzepten für analoge und digitale integrierte Schaltungen, von neuartigen Aufbautechniken für Antennenmodule und von neuartigen Konzepten für deren Ansteuerung und -versorgung. Die zunehmende Zahl an vernetzten Sensoren wird diese Entwicklung beschleunigen.

Wissenschaftlich steht hier neben der Verbesserung der Einzelkomponenten und Subsystemen das Gesamtsystem im Vordergrund. Die Minimierung des Energieverbrauchs wird auf allen Ebenen untersucht, sei es durch bessere Komponenten wie Verstärkern oder durch die Verwendung neuartiger Systemkonzepte. Messtechnik und -Entwurf sind dabei wertvolle Fähigkeiten, um neuartige Schaltungen zu modellieren, zu entwerfen und zu realisieren.

Ein weiterer Schwerpunkt sind abgeleitete Energieverbräuche, z.B. die weltweite Verlagerung von Energieverbrauch durch Nutzung des Internets und der signifikante Ressourcenverbrauch bei der Herstellung von High-Tech-Produkten. Angestrebt wird dabei eine Kreislaufwirtschaft um die derzeit 50 Millionen Tonnen Elektroschrott pro Jahr zu minimieren.

Forschung

Im Mittelpunkt der Forschung steht ein nachhaltiger Internetverkehr und dessen Effizienz in vielen Ausprägungen, der Umgang mit kritischen Material-Ressourcen und Elektroschrott, sowie die Betrachtung der Digitalisierung unter Aspekten der Nachhaltigkeit.

  • Nachhaltiger Umgang mit dem Internetverkehr

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Wie kann die Digitalisierung zur Nachhaltigkeit beitragen, und welche Infrastruktur wird hierzu benötigt, ohne dass der Datenverkehr selber zum Problem wird?

  • Aktive Hochfrequenzantennen und Datenlinks

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Wie können neue Internetkomponenten und Netze ressourceneffizient und funktional gestaltet werden für die erwarteten Datenraten bis 2030?

  • Elektroschrott

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Wie kann die Menge an Elektroschrott und Materialverbrauch reduziert werden bei einer steigenden Zahl elektronischer Komponenten und wie können die wertvollen Materialien in Kreisläufe geführt werden?

  • Das Internet als Energiesystem

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Wie kann im Internet die Energie sinnvoll eingesetzt werden und wie können die weltweiten Energieverlagerungen im System Internet verstanden werden?