Please use this identifier to cite or link to this item:
https://hdl.handle.net/10419/334509 Year of Publication:
2025
Series/Report no.:
WIK Diskussionsbeitrag No. 547
Publisher:
WIK Wissenschaftliches Institut für Infrastruktur und Kommunikationsdienste, Bad Honnef
Abstract:
Diese Studie analysiert die energie- und emissionsbezogenen Wirkungen der Kupfer-Glasfaser-Migration im deutschen Anschlussnetz vor dem Hintergrund der klimapolitischen Zielsetzungen des European Green Deal, der seit 2019 eine Reduktion der Treibhausgasemissionen um 50 % bis 2030 sowie Klimaneutralität bis 2050 vorsieht. Ziel der Analyse ist es, den Beitrag des Glasfaserausbaus zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Reduktion der CO₂-Emissionen differenziert zu bewerten und auf Basis szenariobasierter Modellrechnungen Maßnahmen zu identifizieren, die diese Effekte gezielt unterstützen. Methodisch basiert die Studie auf einem Bottom-Up-Modellansatz. In einem ersten Schritt wird über eine detaillierte Netzdimensionierung das Mengengerüst sowohl der passiven Infrastruktur für den FTTH/B-Netzausbau als auch der aktiven Netzkomponenten für den Netzbetrieb ermittelt. Der Ausbau berücksichtigt ausschließlich die noch erforderlichen Trassenkilometer für eine flächendeckende Glasfasererschließung. Das Mengengerüst des Netzbetriebs differenziert nach Zugangstechnologien und wird im Zeitverlauf durch die modellierte Kupfer-Glasfaser-Migration variiert. In einem zweiten Schritt werden diese Mengengerüste mit technologiespezifischen Stromverbräuchen und globalen Emissionsfaktoren für Deutschland verknüpft, sodass sowohl der Energieverbrauch als auch die CO₂-Emissionen von Netzausbau und -betrieb jahresbezogen bis 2050 ermittelt werden können. Die zugrundeliegende Datenbasis besteht aus gemeindespezifischen Struktur- und Versorgungsdaten von DESTATIS, dem Breitbandatlas der Bundesnetzagentur sowie technischen und umweltbezogenen Kenndaten einzelner Netzelemente, insbesondere standardisierte Energiegrenzwerte aus dem EU Code of Conduct on Energy Consumption of Broadband Communication Equipment. Die Modellergebnisse zeigen, dass eine vollständige Anschlussmigration auf FTTH relevante Energieeinsparpotenziale aufweiset, die die Emissionen des Glasfaserausbaus bis 2040 vollständig amortisieren. Somit ist bis 2050 mit einer insgesamt positiven Netto-Bilanz des Glasfaserausbaus durch die Kupfer-Glasfaser-Migration in Deutschland zu rechnen. Ein Verbleib von FTTB-, DOCSIS- oder Mobilfunkanschlüssen würde diese Entwicklung nachteilig beeinflussen und könnte sogar die positive ökologische Netto-Bilanz von Glasfaserausbau- und -Migration gefährden. Zusätzlich kann die Dekarbonisierung des Energiemixes zum Multiplikator der Migration werden. Die Kupfer-Glasfaser-Migration steigert Energieeffizienz im Netzbetrieb, die Dekarbonisierung trägt ferner dazu bei, dass die erzeugte Energie zunehmend ohne CO₂- Emissionen erzeugt werden kann. In jedem Fall ist eine Verringerung des Energiebedarfs oder dessen unterproportionalem Wachstum im Verhältnis zur Steigerung der Datenvolumina von wesentlicher Bedeutung, unabhängig davon, wie sauber die Energie erzeugt wird. Elektrische Energie benötigt immer Ressourcen, und sei es zur Herstellung und Aufstellung von photovoltaischen Kollektoren und Speicherverfahren zum Ausgleich zwischen Erzeugungs- und Verbrauchszyklen. Ein Verbrauch für die Telekommunikation bedeutet immer, dass diese ggf. sauber erzeugte Energie für andere Zwecke nicht zur Verfügung steht, sieht man einmal von den Kosten für die Energie ab.
Abstract (Translated):
This study examines the energy- and emissions-related impacts of the copper-to-fibre migration in the German access network in the context of the climate policy objectives of the European Green Deal, which aims to reduce greenhouse gas emissions by 50 % by 2030 and to achieve climate neutrality by 2050. The analysis seeks to assess, in a differentiated manner, the contribution of fibre deployment to improvements in energy efficiency and reductions in CO₂ emissions, and to identify - based on scenario-based modelling - measures that can effectively enhance these outcomes. Methodologically, the study applies a bottom-up modelling approach. In a first step, detailed network dimensioning is used to derive the quantity framework for both the passive infrastructure required for FTTH/B deployment and the active network components involved in network operation. The expansion considers exclusively the remaining fiber optic network infrastructure needed to achieve nationwide fibre coverage. The quantity framework for network operation is differentiated by access technology and evolves over time as a result of the modelled copper-to-fibre migration. In a second step, these quantities are combined with technology-specific electricity consumption values and national average emission factors, enabling the quantification of both energy consumption and CO₂ emissions from the network deployment and network operation over multiple periods up to 2050. The analysis is based on municipality-level demographical data from DESTATIS, and coverage data from the Breitbandatlas and Bundesnetzagentur, complemented by technical and environmental data of individual network elements, particularly from the standardised energy benchmarks from the EU Code of Conduct on Energy Consumption of Broadband Communication Equipment. The modelling results show that a complete migration to FTTH offers significant energy savings potential, which will completely offset the emissions from fibre optic network rollout by 2040. By 2050, fibre optic expansion is expected to have an overall positive net balance in Germany as a result of the migration from copper to fibre optics. Retaining FTTB, DOCSIS or mobile based connections would have a negative impact on this development and could even jeopardise the positive net ecological balance of fibre optic expansion and migration. In addition, the decarbonisation of the energy mix can become a multiplier for the savings effects of the migration. Copper-fibre migration increases energy efficiency in network operation, while decarbonisation also contributes to the required energy being produced with fewer CO₂ emissions. In any case, reducing energy consumption or ensuring that it grows at a slower rate than the data volumes increase, is essential, regardless of how cleanly the energy is generated. Energy production always requires resources, whether for the production and installation of photovoltaic collectors or for storage methods to balance generation and consumption cycles. Consumption for telecommunications always means that this energy, which may have been generated cleanly, is not available for other purposes, apart from the cost of the energy itself.
Subjects:
Glasfaserkommunikation
Energieeinsparung
Telekommunikationsnetz
Netzwerk
Deutschland
Energieeinsparung
Telekommunikationsnetz
Netzwerk
Deutschland
Document Type:
Working Paper
Files in This Item:
File
Description
Size
Format
Items in EconStor are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.