II. Gegenstand der Förderung

Fördergegenstand sind Forschungs- und Entwicklungsprojekte (FuE-Projekte), die in anwenderspezifischen Innovationsclustern eingebettet sind. Im Zentrum stehen die Entwicklung und Erprobung von Systemansätzen, um bei IKT-Anwendungen (Technik, Organisation, Geschäftsmodelle und Dienste) eine höhere Energieeffizienz zu erlangen. Im Mittelpunkt stehen neben der Entwicklung entsprechender IKT-Infrastrukturen und Dienste die Erforschung und Gestaltung entsprechender Methoden und Tools, die den Energiebedarf reduzieren können. Die Wirksamkeit sollte durch praxisnahe Erprobung nachgewiesen werden. Diese ist für die Evaluierung der Fortschritte und Potenziale, die die neuen Technologien und Dienste mit sich bringen, aber auch für deren breite Akzeptanz besonders wichtig und erfordert das integrative Zusammenwirken der unterschiedlichen Wertschöpfungsakteure „vor Ort“. Gefragt sind regional und/oder anwendungsspezifisch abgegrenzte aber verallgemeinerbare Modellanwendungen, die eine große Nachhaltigkeit und Breitenwirkung versprechen und eine hohe Wahrnehmung in der Öffentlichkeit erzeugen.

Die IKT-Infrastruktur besteht aus technisch relativ getrennten Teilstrukturen (Hard- und Software), die heute energetisch nicht übergreifend optimiert sind. Bei IT2Green geht es um übergreifende Systemlösungen, die eine Steuerung der Informationslast ermöglichen, um Angebot und Nachfrage nach Informationen und Rechenleistung energetisch optimal in Übereinstimmung zu bringen. Die zu integrierenden relevanten Teilstrukturen sind:

• Leistungsfähige, energie- und umwelteffiziente Netzinfrastrukturen (Green Networks):  Hier stehen vielfältige Technologien teilweise als Alternative oder als Wettbewerber bereit. Im Fernnetzbereich sind dies Glasfaser, Richtfunk oder Satelliten. Beim Netzzugang konkurrieren verschiedene DVB-Techniken mit Glasfaser (FTTX), Draht oder Mobilfunk. Mit dem Internet Protocol Version 6 (IPv6) steht ein Standard mit erweiterten Optimierungsoptionen für das Internet bereit. Insgesamt ist noch unklar, wie diese Strukturen übergreifend energetisch zu optimieren sind.
• Leistungsfähige, energie- und umwelteffiziente Server und Rechenzentren (Green Computing): Neben der höheren Kühleffizienz bieten zentrale Server- oder Rechnerlösungen die Möglichkeit der optimierten IT-Nutzung durch Virtualisierung oder durch Clusterung von Anwendungen. Die Konzentration von Hardware und Betrieb bei energieeffizienten Dienstleistern kann ein Weg zu höherer Gesamteffizienz sein. Lösungen für breite, universelle, diversifizierte Anwendungen wie etwa Virtualisierung, Cloud Computing oder Thin Client seien beispielhaft genannt.
• Leistungsfähige, energie- und umwelteffiziente Endgerätetechnik (Green Components): Endgeräte werden durch Miniaturisierung (Mooresches Gesetz) selbst pro Leistungseinheit immer energieeffizienter. Trotzdem bleibt die energiesparsame Einbindung und Nutzung der Endgeräte eine Herausforderung, da Anzahl und Gesamtleistung zunehmen. Gleichzeitig ist hier die Schnittstelle zum Nutzer, dessen Verhalten maßgeblich für den Gesamterfolg ist.
  

Ziel sollte somit sein, fortgeschrittene Lösungen in effizienten teilsystemübergreifenden Strukturen und Anwendungen zu integrieren und dafür notwendige Methoden und Werkzeuge zu erforschen und zu entwickeln, die es erlauben, diese Komplexität zu beherrschen. Aufgabe der Projekte sollte es nicht sein, diese Teilstrukturen oder deren Elemente selbst intensiv fortzuentwickeln. Beabsichtigt ist beispielsweise nicht die Entwicklung noch energieeffizienterer Rechenzentren, Systemkomponenten oder Endgeräte, sondern die Einbindung solcher Potenziale in übergreifende Anwenderstrukturen. Ergebnisse der Projekte sollten umfassen: 

1. Technisch integrierte energieoptimierte Anwenderinfrastrukturen (Ende zu Ende Optimierung), die gleichzeitig die Anforderungen an Leistungsfähigkeit, Bedienbarkeit, Zuverlässigkeit und Datensicherheit erfüllen;
2. Methoden und Tools zur Entwicklung, Simulation und Betrieb solcher Gesamtinfrastrukturen (Modellierung, Optimierung) - Modularisierung und Standards können dabei Lösungswege sein;
3. Geschäftsmodelle und Dienstleistungen, die es ermöglichen, diese Infrastrukturen wirtschaftlich und nutzerfreundlich anzubieten sowie Migrationsszenarien, die es erlauben, die Durchdringung mit optimierten Technologien zu beschleunigen;
4. Breitenwirksame Piloterprobungen, z.B. in mittelständischen Unternehmen, Technologieparks, Verwaltungen (Bürogebäuden) oder Wohngebieten. Dabei sollten Standards Anwendung finden, das Nutzerverhalten erfasst und Benchmarks erhoben werden.

Die eingereichten FuE-Projektvorschläge sollten folgende Anwendungsbereiche jeweils optimal abdecken bzw. diese übergreifen:

• Wirtschaft und Mittelstand, Technologieparks
• Verwaltung, z.B. große Bürogebäude
• Wohnen, Wohngebiet inkl. Kleingewerbe

Die Gesamtstruktur des FuE-Förderkonzepts und die Wechselbeziehungen zwischen den o. a. Infrastrukturelementen und Zielen zeigt die folgende Abbildung:

Bildquelle: Marco Schmidt, PT-DLR

Wettbewerb richtet sich damit an folgende Akteure, die zusammenarbeiten sollten:

• Firmen aus dem IKT-Sektor, die entsprechende Hard- oder Software produzieren, Infrastrukturen installieren oder Dienstleistungen anbieten. Dazu zählen auch Netzbetreiber und Contentanbieter.
• Forschungseinrichtungen oder Firmen, die entsprechende Methoden oder Werkzeuge erforschen und entwickeln.
• Anwender, die verallgemeinerungsfähige energieoptimierte Infrastrukturen pilothaft erproben – von KMU, Technologieparks, Verwaltungen (auch öffentliche Einrichtungen) bis zu Unternehmen der Wohnungswirtschaft.
• Energieversorgungsunternehmen, die – z.B. aus Gründen einer für sie höheren Verfügbarkeit von Regelenergie – innovative Ansätze grüner Informations- und Kommunikationstechnik nutzen möchten.
  

Zur Veranschaulichung des Inhalts der Themenbereiche und als Gedankenanstoß werden nachfolgend einige Anregungen gegeben. Denkbar ist beispielsweise, die IKT-Infrastruktur eines Technologieparks oder KMU einer Region so zu gestalten, dass jeder der dort angesiedelten Firmen - je nach Bandbreite- und Rechenbedarf - eine spezifische, preiswerte, sichere und energieoptimierte Lösung angeboten werden kann. Ob dies mit einigen wenigen zentralen Rechenzentren oder mit verteilter Intelligenz erfolgreicher ist, ob Lastmanagement innerhalb und zwischen Server- oder Rechenzentren zu einer positiven Energiebilanz führt, ob Cloud Computing oder Thin Client Nutzung effektiver oder sicherer ist, sind Herausforderungen für die Forschung. Gleiches gilt für entsprechende Geschäftsmodelle und Dienstleistungen. Für große Wohnkomplexe oder Wohngebiete ist auch klärungsbedürftig, ob solche integrierten IKT-Infrastrukturen den Informationsbedarf von Haushalten (TV, Medienserver, Internet, Officeanwendungen) mit entsprechenden Geschäftsmodellen befriedigen und gleichzeitig zu Einsparungen im Strombereich führen können. Gemeinsame Lösungen für Internetfernsehen, Speicherung entsprechenden Contents und preiswerter Internettelefonie mit inhärenter Sicherheit wäre vielleicht ein Weg zu Akzeptanz. Auch für Kleingewerbetreibende in den Wohngebieten fehlen entsprechende Anwendungen und Erfahrungen. Contracting und Sharing optimaler Lösungen könnten dabei erfolgversprechende Geschäftsmodelle darstellen, für die technische Grundlagen zu legen wären.

Die konkreten Nutzeffekte der geschaffenen Lösungen sind deutlich zu machen. Hierzu ist es erforderlich, dass im Rahmen der Erprobungsaktivitäten der neuen Technologien, Dienste und Geschäftsmodelle auch der spezifische Nutzen („Wer profitiert in welchem Umfang?“) für die Akteure in den unterschiedlichen Wertschöpfungssegmenten untersucht und bewertet wird.

Für eine hohe Breitenwirksamkeit der Projekte ist es wichtig, dass die Ergebnisse nicht nur in Bezug auf die technischen, sondern auch organisatorischen und regulatorischen Gegebenheiten zu deutlichen Fortschritten führen sowie im hohen Maße integrationsfähig, interoperabel und zuverlässig sind. In diesem Zusammenhang kommt es z.B. auch darauf an, die Herausforderungen zur Standardisierung und Sicherheit herauszuarbeiten.

Ferner soll das im Rahmen der Modellprojekte geschaffene neue Know-how öffentlichkeitswirksam bekannt gegeben und schnell verbreitet werden. Die Projektergebnisse sollen so attraktiv sein, dass sie nachhaltig Akzeptanz bei den Marktteilnehmern sowie beschleunigt und breitenwirksam Nachahmungseffekte sowie Folgeinvestitionen auslösen. Hierzu ist es erforderlich, dass die Modellprojekte prüfen, welche Anreizstrukturen für die Verbreitung grüner Informations- und Kommunikationstechnik bestehen oder zu schaffen sind und welche grundsätzlichen Geschäftsmodelle tragfähig sein könnten. Die Modellprojekte sollen zeigen, was technisch machbar, wirtschaftlich sinnvoll und ökologisch vorteilhaft ist und darüber hinaus insbesondere bei den Nutzern zu einem bewussteren und sorgsameren Umgang mit IT-Ressourcen führen.

Über die Aktivitäten in den einzelnen Projekten hinaus ist die übergreifende Kooperation und Wissenstransfer außerordentlich wichtig. Hierzu wird eine Begleitforschung etabliert. Deren Hauptaufgaben sind die Evaluation der Fortschritte in den Modellregionen im nationalen und internationalen Vergleich, die Ableitung von Korrektur- bzw. neuen Handlungsempfehlungen, die Schaffung von verallgemeinerungsfähigem Know-how, die Organisation eines übergreifenden Wissensaustausches und die Organisation eines Kompetenznetzwerkes zur Lösung von Querschnittsfragen (Rahmenbedingungen, Standards, Internationalisierung und EU-Kooperation). Die enge projektübergreifende Zusammenarbeit und die Kooperation mit der gesondert ausgeschriebenen Begleitforschung sind eine Grundvoraussetzung für die Förderung.