Green IT

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Energy Star Logo, eines der ersten Green IT-Labels

Unter Green IT (seltener auch Green ICT) versteht man Bestrebungen, die Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) über deren gesamten Lebenszyklus hinweg umwelt- und ressourcenschonend zu gestalten. Dies beinhaltet die Optimierung des Ressourcenverbrauchs während der Herstellung, des Betriebs und der Entsorgung der Geräte (Green in der IT).[1]

Ein weiterer Aspekt von Green IT ist die Energieeinsparung durch den Einsatz von Informationstechnologie (IT), wenn beispielsweise Dienstreisen durch Videokonferenzen ersetzt werden (Green durch IT).[2]

Überblick[Bearbeiten]

Die oben genutzten Begriffe "Nachhaltigkeit" und "Grün" sind allerdings unscharf. Daher umfasst die GreenIT eine Vielzahl von Ansätzen, die verschiedene Aspekte des Lebenszyklus der IKT behandeln.

Hierzu zählen:

  • Reduktion des Energieverbrauchs in der Nutzung
  • Reduktion des Energie,- und Materialverbrauchs in der Herstellung
  • Reduktion von Abwärme und Schadstoff-Emissionen in der Nutzung und Herstellung
  • Reduktion von Schadstoffen in den Produkten und bei Herstellungsprozessen
  • Reduktion von unnötige Ausdrucken im Druckerbereich
  • Recycling und energiesparende Entsorgung
  • nachhaltiges Design der Produkte und Herstellung möglichst langlebiger Hardware
  • ressourcensparende Programmierung von Software (Green Software Engineering)
  • Einsatz von IT zur Reduktion des Energieverbrauchs einer anderen Quelle (z.B. Verkehr, Heizsysteme)
  • soziale und ethische Aspekte, wie z.B. gesunde und faire Arbeitsbedingungen (Fair IT)

Aus politischen und Image-Gründen wird auch oft der Betrieb von IT-Geräten mit erneuerbaren Energien betrachtet, wie z.B. von Greenpeace

Wesentliche Rechtsnormen in der EU sind die RoHS-Richtlinie und die WEEE-Richtlinie.

Geschichte[Bearbeiten]

Die Anfänge der Green IT liegen im Jahr 1992 als von der US-Behörde EPA das Energy Star-Label ins Leben gerufen wurde, zum anderen hat die Green IT auch Wurzeln in der Umweltinformatik, die sich mit Nutzung von IT für Umweltzwecke bzw. Nutzung von IT für den Umweltschutz beschäftigt. Hier ist besonders die ETH Zürich und das angegliederte EMPA-Institut bereits seit den 1980er Jahren tätig.[3]

Anwendungsgebiete in der gewerblichen Nutzung[Bearbeiten]

Rechenzentren[Bearbeiten]

Der größte Teil des Stromverbrauchs der IKT wird in der gewerblichen Nutzung von Rechenzentren und Servern erzeugt. Sie verbrauchten 2008 in Deutschland 10,1 Terawattstunden Strom, 1,8 Prozent des deutschen Gesamtverbrauchs, und erzeugten damit ungefähr 1,1 Milliarden Euro Kosten. Die Energiedichte der Zentren und damit auch ihr Kühlungsbedarf steigen stetig an. Studien prognostizieren für Deutschland einen steigenden Strombedarf von bis zu 50 % bis 2013 und identifizieren große Einsparpotentiale durch den Einsatz von Green IT (Stand 2008).[4]

Dabei wird je nach Schätzung durchschnittlich bis zur Hälfte des Energiebedarfs für den Betrieb von Infrastruktur wie unterbrechungsfreier Stromversorgung (USV), Stromverteilung, Kühlung oder ähnlichem benötigt. Maßnahmen, die sich mit deren Optimierung befassen werden auch als DCIM (Data Center Infrastructure Management)-Lösungen bezeichnet. Eine grobe Einschätzung zur Beurteilung der Aufwendungen für die Infrastruktur liefert die Power Usage Effectiveness-Kennzahl (PUE). Im Einzelfall kann der Energieaufwand für die Infrastruktur allerdings stark vom Durchschnitt abweichen, weil verschiedene Einflussfaktoren, wie zum Beispiel hohe Umgebungstemperaturen, eingeschränkte Bauflächen oder hohe Sicherheitsanforderungen des Rechenzentrums (wenn USVs zum Beispiel doppelt vorhanden sind) diesen auch bei modernster Technik erhöhen.[5] So wird für Japan ein deutlicher höherer Anstieg des Stromverbrauchs durch die Verlagerung von Rechenleistung in große Datenzentren prognostiziert, weil die Sicherheitsanforderungen durch dessen Lage in einem Erdbebengebiet deutlich höher sind als in Mitteleuropa.[6]

Ein gängiger Richtwert besagt, dass die rund um die Uhr laufenden Server durchschnittlich nur zu 10 bis 20 Prozent ausgelastet sind. Meist legt man die Serverkapazitäten anhand der Betriebsspitzen aus, die jedoch nur selten erreicht werden. Ein Konzept hin zur Green IT ist hier die Konsolidierung: Dabei werden heterogene Systeme zusammengeführt und die Zahl an Servern und Rechenzentren reduziert. Eine weitere Möglichkeit für Rechenzentren mit einer besseren Kapazitätsauslastung ist die Virtualisierung. Damit lassen sich Anwendungsprogramme, die bisher auf verschiedenen Rechnern verstreut liefen, in virtuellen Maschinen auf leistungsfähigen Rechnern bündeln. Das Ergebnis: Server können sehr viel höher, etwa um bis zu 50 Prozent, ausgelastet werden.

Unterstützt wird die Virtualisierung von Konzepten wie Serviceorientierten Architekturen (SOA) und Software as a Service (SaaS). SOA schlüsselt Geschäftsprozesse nach Rechenleistungen auf, wodurch sich die nötigen Ressourcen in Rechenzentren genau bestimmen lassen. SaaS verlagert Anwendungsprogramme von lokalen Rechnern auf zentrale Hochleistungsmaschinen und nutzt dort die Potenziale zum Ressourcen-Sharing. Moderne IT-Managementsysteme können die tatsächlich benötigten Serverkapazitäten voraussagen und die Leistungen nach Bedarf drosseln, ab- oder zuschalten.

Der IT-Dienstleister Siemens IT Solutions and Services gibt an, die Auslastung der unternehmensinternen Rechenzentren mittels Konsolidierung und Virtualisierung auf über 80 Prozent gesteigert zu haben. Der gesamte Energieverbrauch habe sich dadurch um über 30 Prozent verringert.[7] Gleichzeitig wurde die Zahl der deutschen Rechenzentren von 70 auf 30 reduziert. Im Mai 2008 eröffnete das Unternehmen in Peking ein neues Rechenzentrum, das die Infrastruktur aller IT- und Telefondienstleistungen von über 70 Siemens-Standorten in China und der Mongolei beherbergt. Nach Angaben von Siemens IT Solutions and Services verbrauchen die Server rund 37 Prozent weniger Energie als handelsübliche Server.[8]

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Green IT, der hohe Optimierungspotenziale bietet, ist die Rechenzentrumskühlung. Zwischen 35 und 50 Prozent der gesamten Energiekosten eines Rechenzentrums werden für die Kühlung aufgewendet. Durch Modernisierung von Mess- und Kühltechnik sowie durch bauliche Maßnahmen (z. B. Anordnung in Warm- und Kaltgängen, modularer Aufbau der Kühltechnik) kann dieser Anteil jedoch stark gesenkt werden.[9]

Die richtige Wahl der Optimierungsmaßnahmen sollte sich jedoch immer am Status quo einer bestehenden IT-Umgebung orientieren. Aus diesem Grund sollte jeder „Klimatisierungskosmetik“ im Sinne der Green IT eine umfassende Analyse der thermischen Ist-Zustände im Rechenzentrum vorausgehen. Dazu sollte eine IT-Infrastruktur, zum Beispiel die Luftströme über und im Doppelboden, Kühlluftverluste, der Wirkungsgrad der Cooling-Systeme, die Hitzeentwicklung an den Racks, detailliert vermessen werden, um so Einsparpotentiale aufzeigen zu können. Auf Basis einer Auswertung dieser Daten sollte dann ein sinnvoller Maßnahmenkatalog erarbeitet werden, der exakt die zu erwartende Einsparung für jeden einzelnen Optimierungsschritt oder bei einem Ineinandergreifen mehrerer thermischer Korrekturen beziffert.

Bei diversen älteren Servern gibt es im BIOS einen Power Saving Mode mit dem ca. 30 % Energie im Rechenzentrumsbereich eingespart werden kann.

Kommunikationsnetz[Bearbeiten]

Zurzeit erhöht sich das Verkehrsaufkommen in den IKT-Netzen um 50 % bis 100 % pro Jahr. Dieses Wachstum wird auch in den nächsten 10 Jahren anhalten. Damit verbunden ist gleichzeitig eine Erhöhung des Energieverbrauchs von ca. 16 % bis 20 % pro Jahr. Es gibt Abschätzungen, dass IKT-Geräte und Einrichtungen derzeit für 2 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich sind. Andere Abschätzungen kommen zu dem Ergebnis, dass diese Größe näher bei 3 % liegt.

An der jährlichen Zunahme des Verkehrsaufkommens von 50 % bis 100 % in den IKT-Netzen hat die starke Zunahme der Mobilfunkanwendungen einen erheblichen Anteil. Dies hängt zum einen mit dem flächendeckenden Ausbau der Mobilfunknetze und der Entwicklung neuer Dienste mit höheren Datenraten und verbesserten Dienstegüten als auch mit der Erschließung vollkommen neuer Anwendungsfelder zusammen. Insbesondere sich entwickelnde Volkswirtschaften setzen auf Mobilfunktechnologie wegen der meist nicht vorhandenen Festnetzinfrastruktur, der geringen Investitionskosten und des schnellen Netzausbaus.

Hinsichtlich der eigentlichen Netzwerktechnik muss man im Zusammenhang mit der Energieeffizienz insbesondere Effekte betrachten, die durch den Ausbau von Breitbandsystemen entstehen. In Deutschland ergibt sich die folgende Situation:

  • Die Kupfer-Zugangstechnik mit ihrem weitläufig verzweigten Netz bis zu jedem Kunden dominiert das Wachstum des Energiebedarfs. Beispielsweise würde eine flächendeckende Installation von VDSL in Deutschland mit heutiger Technik einen Leistungsbedarf von 450 MW erzeugen.
  • Für das gesamte Breitband-Mobilfunknetz incl. Endgeräte wird ein Bedarf von 520 MW für das Jahr 2010 prognostiziert. Der überwiegende Anteil wird dabei durch die Mobilfunkbasisstationen verursacht. Die zugehörigen Transportnetze tragen schätzungsweise 25 % zum Energiebedarf bei. Die mobilen Endgeräte sind trotz ihrer hohen Anzahl in ihrem Energieverbrauch gegenüber anderen Komponenten praktisch zu vernachlässigen.
  • Steigender Energiebedarf entsteht durch Firmennetze, d. h. durch den steigenden Bandbreitebedarf der Local Area Networks (LAN) und den Betrieb von Hochgeschwindigkeits-LANs. Erste Schätzungen prognostizieren einen Bedarf von über 150 MW für derartige Netze im Jahr 2010.
  • Zurzeit werden ca. 50 % der privaten Breitband-Anschlüsse mit einem drahtlosen LAN-Router (WLAN) betrieben, wodurch heute bereits ein Energiebedarf von etwa 100 MW hervorgerufen wird.
  • Der Anteil der Weitverkehrstechnik (Backbone Router und WDM-Technik) am Gesamtenergiebedarf der Netzwerktechnik liegt unter 15 %, aber aufgrund der hohen Integration der Systeme entstehen erhebliche Probleme durch hohe Energiedichten, die letztendlich nur durch aufwendige Klimatechnik (die ihrerseits ebenfalls viel Energie benötigt) beherrschbar werden.

(siehe auch Link zu VDE-Positionspapier unten). Siehe auch: Energy Efficient Ethernet

Büroanwendungen[Bearbeiten]

Die 26,5 Millionen Arbeitsplatzcomputer in Deutschland verbrauchten 2010 im Betrieb ungefähr 3,9 Terawattstunden Strom. Während der Herstellung dieser Geräte fielen weitere 9,3 Terawattstunden an.[10] In diesem Anwendungsgebiet können durch geeignete Entwicklungen weitere Effizienzgewinne entstehen. Neben der direkten Optimierung der Hardwarekomponenten hinsichtlich Strom- und Materialverbrauchs können neue Technologien auch andere Einsatzgebiete der IT ermöglichen. Mittels Desktop-Virtualisierung können ressourcenintensive Desktop-PCs durch einfachere Thin-Clients ersetzt werden. Die mangelhafte Rechenleistung der Thin-Clients wird zentral durch ein Rechenzentrum ausgeglichen. Man spricht hier auch von Thin Client& Server Based Computing (TC&SBC).[11] Solche Rechenzentren können die anfallende Leistung lastabhängig „produzieren“ und sparen so gegenüber Desktop-PCs Energie, weil diese relativ schlecht auf Leerlaufzeiten reagieren können. Der Anwender merkt im Idealfall von dieser Umstellung nichts. Die physische Bereitstellung der Rechenleistung kann prinzipiell weltweit erfolgen (Cloud Computing). Darüber hinaus kann sich durch TC&SBC die Nutzungsdauer der Endgeräte verlängern. In der „klassischen“ Lösung werden Laptops oder Desktop-PCs häufig auf Grund der zu geringen Rechenleistung aussortiert, nicht auf Grund von Materialermüdung oder -beschädigung. Durch die Verlagerung der Rechenleistung in eben ein Rechenzentrum bleiben Thin Clients länger auf dem aktuellen Stand der Technik und haben so das Potential, den Ressourcenverbrauch der IT-Produktion zu senken.[12]

Zu den weiteren Anwendungen gehört der Einsatz von Videokonferenzen anstelle von Dienstreisen und die IT-Steuerung, Klimatisierung oder Beleuchtung von Bürogebäuden.

Betriebssysteme[Bearbeiten]

Der Betriebssystemhersteller Microsoft wurde kritisiert, dass das Betriebssystem Windows nicht über entsprechende Mechanismen verfügt, um effizient mit Energie umzugehen.[13] Aufgrund des hohen Marktanteils des Betriebssystems könnte dies weltweit große Auswirkungen auf die Energienutzung haben. Laut Microsoft hat sich dieser Umstand seit Windows Vista geändert,[14] dies ist jedoch umstritten. Das Problem ist weitgehend darauf zurückzuführen, dass Windows bis zur Vista-Version keine zentrale Verwaltung des Energiemanagements durch den System-Administrator unterstützte. Diesem Umstand ist es geschuldet, dass viele Unternehmen ihre Energienutzung auf Einzelrechnern nicht optimieren.

Mit der Einführung von Windows Vista wurde dieser Missstand teilweise durch die Einführung eines zentralen Energiemanagements behoben. Das neue Energiemanagement wird jedoch aufgrund seiner Inflexibilität kritisiert. Hauptkritikpunkt ist dabei die fehlende Möglichkeit, das Energiemanagement dynamisch an die aktuellen Bedürfnisse anzupassen. Dementsprechend gibt es auf dem Markt einige Softwareprodukte, die diese Lücke füllen.

Anwendungsentwicklung[Bearbeiten]

Die Architektur von Softwareanwendungen hat einen erheblichen Einfluss auf den Strombedarf. Gerade browser-basierte Anwendungen (Webanwendungen, Rich Internet Application) unterscheiden sich drastisch je nach eingesetzter Architektur. GWT World schätzt, dass Server bis zu 50-mal mehr Clients bedienen können, wenn moderne Ajax-Architekturen statt klassischer Webarchitekturen eingesetzt werden. Moderne Ajax-Architekturen erlauben stromsparende, aber leistungsschwächere Clients einzusetzen, ohne dass der Anwender länger warten muss. Siehe auch: Effizienz (Informatik)

Anwendungsgebiete in der privaten Nutzung[Bearbeiten]

Logo des Zertifikats „blauer Engel“

Privathaushalte waren in Deutschland 2007 für ungefähr 60 Prozent des Stromverbrauchs der IKT verantwortlich,[15] insgesamt 33 Terawattstunden. Davon entfallen 11,2 TWh auf Computer selber (inklusive Peripherie). Den größten Anteil haben Fernseher mit 15,8 TWh.[16]

Verbraucher können durch ihr Einkaufsverhalten nicht nur kurzfristig Kosten und Energie einsparen, sondern auch die weitere Entwicklung von noch effizienteren Geräten begünstigen. Auch der alltägliche Umgang mit diesen Geräten ist noch verbesserungswürdig. So geht nach wie vor viel Energie unnötig verloren, da Geräte über Nacht, am Wochenende oder im Urlaub nicht ausgeschaltet, sondern auf Standby belassen werden. Während der Nutzungszeit sorgt die Standby-Funktion dafür, dass der Energiebedarf automatisch gedrosselt wird, wenn das Gerät – z. B. ein Drucker, Kopierer oder Faxgerät – gerade keinen Auftrag erhält und sich daher „selbst in Tiefschlaf versetzt“. Allerdings kann immer noch eine nicht unerhebliche Menge an Energie gespart werden, wenn das Gerät vollständig vom Strom getrennt wird, sobald es nicht mehr ständig benötigt wird. Als Beispiel sei ein Drucker genannt, der im Betrieb (also beim Drucken) 20 Watt und im Bereitschaftsmodus (also wenn er auf Daten zum Drucken wartet) immerhin noch 6 Watt konsumiert. Selbst im völlig ausgeschalteten Zustand werden noch 4 Watt verbraucht.[17]

Bei Privatanwendern wird über ein Viertel (28 %) des jährlichen Gesamtstromverbrauchs der IT durch den Stand-By-Modus erzeugt, insgesamt 9.462.000.000 kWh, auch hier haben Fernseher mit 3.714.000.000 kWh den größten Anteil.[16]

Sonstige Anwendungsgebiete[Bearbeiten]

  • Verkehrsmanagement: Verkehrsabläufe werden verbessert, Staus und Schadstoffausstoß reduziert. Besonders stark befahrene Zonen können für den Verkehr gesperrt oder beschränkt werden. Zudem kann die Stadt durch ein besseres Verkehrsleitsystem den öffentlichen Personennahverkehr für die Bürger attraktiver machen.
  • IT-Systeme für das Management von Kraftwerken mit verschiedenen Energieerzeugungsanlagen (mehrere Braunkohlekraftwerke, dezentrale Energieerzeugungsanlagen): Die Kraftwerke arbeiten dadurch effizienter und ressourcenschonender.
  • Smart Metering mittels intelligenter Stromzähler, die die Stromkosten automatisch messen und abrechnen. Über ein Display sieht der Kunde jederzeit, wie viel Strom er gerade wo verbraucht und wie viel ihn das kostet. Diese Transparenz kann dazu beitragen, sparsamer mit Energie umzugehen.

Refurbished IT[Bearbeiten]

Hierbei handelt es sich um IT (meist Computer, Notebooks und Server), die z.B. aus beendeten Leasingverträgen stammen. Diese werden vom Hersteller selbst oder von einem Händler generalüberholt, gereinigt, geprüft und schließlich wieder als Gebraucht-Gerät verkauft. Da es sich hierbei in der Regel um Business-Geräte handelt, können diese auf Grund der hochwertigen verbauten Teile ohne Probleme noch längere Zeit genutzt werden. Refurbishing ist somit eine umweltschonende Methode, bereits bestehende Geräte wieder zu verwenden um somit Ressourcen einzusparen.

Schwächen des Ansatzes[Bearbeiten]

  • Greenwashing Der Begriff kann durch interessierte Unternehmen für deren Marketingstrategien beliebig besetzt werden, da zwar mehrere geschützte Markenrechte definiert wurden, aber prüfbare Kriterien für die „grünen“ Eigenschaften von Produkten nicht definiert sind. Nutzer des Konzepts laufen daher Gefahr, die privaten Marketingstrategien der Markeninhaber ungeprüft zu befördern (siehe auch Greenwashing).
  • Reboundeffekte Durch den Einsatz von sparsamen Computern und Servern kann es dazu kommen, dass die Geräte pro Tag länger genutzt werden bzw. dass mehr Geräte angeschafft und genutzt werden. Diese Effekte können jegliche Einsparungsbestrebungen zunichtemachen und treten innerhalb von Unternehmen/Privathaushalten auf, ebenso wie auf nationaler und globaler Ebene.
  • Sonstiges Jegliche IT, sofern nicht zu Unterhaltungszwecken genutzt, ist per se „grün“. Zum Beispiel entfallen durch Online-Banking Fahrten zur Bank, oder durch E-Mails werden Briefe eingespart, durch elektronische Buchhaltung wird viel Papier eingespart und viele weitere Einspareffekte mehr. Problem dabei sind aber vielfältige Reboundeffekte (z.B. einfacherer Mailversand von Werbung)

Filme die Umweltauswirkungen von ITK thematisieren[Bearbeiten]

  • Another Promise (Korea, 2014) [18]
  • The Empire of Shame (Korea, 2014) [19]
  • Who pays the price? (Kurzfilm, China, 2014) [20][21]
  • Blood in the Mobile (Dänemark, 2010)
  • Behind the Screen (Österreich, 2011) [22]
  • Story of Electronics (Kurzfilm, USA, 2010) [23]

Siehe Auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Green IT – Wozu Green IT? BMWI/BITKOM
  2. Green IT – Wo wirkt Green IT? BMWI/BITKOM
  3. http://www.empa.ch/
  4. Studie (PDF) Borderstep-Institut
  5. Leitfaden – Wie messe ich den PUE richtig? (PDF; 1,8MB) BITKOM
  6. Präsentation zur GreenIT Initiative in Japan (PDF; 2,2 MB) 2008
  7. Pressemitteilung (PDF) Siemens IT Solutions and Services
  8. Broschüre zu Transformational Data Center (PDF) Siemens IT Solutions and Services
  9. Fachartikel zu den Gartner Best Practices zur Kühlungsoptimierung
  10. Roadmap „Ressourceneffiziente Arbeitsplatzlösungen 2020“ – Entwicklung eines Leitmarktes für Green Office Computing. (PDF, 950 kB). BITKOM, S. 8
  11. Roadmap „Ressourceneffiziente Arbeitsplatzlösungen 2020“ – Entwicklung eines Leitmarktes für Green Office Computing. (PDF, 950 kB). BITKOM, S. 8f
  12. Umweltbundesamt (Hrsg.), Green IT: Zukünftige Herausforderungen und Chancen - Hintergrundpapier für die BMU/UBA/BITKOM-Jahreskonferenz 2009 (2009), S.14
  13. How Windows XP Wasted $25 Billion of Energy. 21. November 2006. Abgerufen am 21. November 2005.
  14. Power Management In Windows Vista. Abgerufen am 1. Januar 2011.
  15. Fraunhofer Studie zur Abschätzung des Energiebedarfs der weiteren Entwicklung in der Informationsgesellschaft (PDF; 2,98 MB) 2009, S. 68
  16. a b Fraunhofer Studie zur Abschätzung des Energiebedarfs der weiteren Entwicklung in der Informationsgesellschaft (PDF; 2,98 MB) 2009, S. 91
  17. brother.de – Siehe Abschnitt AllgemeinLeistungsaufnahme
  18. https://en.wikipedia.org/wiki/Another_Promise
  19. http://english.hani.co.kr/arti/english_edition/e_entertainment/624867.html
  20. https://www.facebook.com/thehumancostfilm
  21. https://www.youtube.com/watch?v=ns-kJ5Podjw&feature=kp
  22. http://www.behindthescreen.at/
  23. https://www.youtube.com/watch?v=sW_7i6T_H78