Energiemanagement

Rechenzentrum

Das Thema Digitalisierung ist in Schweizer Unternehmen omnipräsent. In den letzten Jahren wurde praktisch alles digitalisiert, was eine leistungsstarke Computerinfrastruktur in Rechenzentren bedingt. (Bild: iStock.com)

Stromverbrauch durch Digitalisierung

Die Stromkosten der Informations- und Kommunikationstechnologie werden unterschätzt. Die ICT-Branche verbreitet ein umweltverträgliches Image, aber wie sieht es hinter den Kulissen aus?

Die Digitalisierung bestimmt zunehmend unseren Alltag. In den Büros von Grossfirmen, aber auch von grösseren KMUs hat sie längst Einzug gehalten. Zwar stehen noch Drucker herum, jedoch werden sie eher selten gebraucht oder wenn, dann höchstens als Scanner. In der hoch effizienten Schweiz ist das papierlose Büro längst Wirklichkeit. Nicht allzu kritische Besprechungen werden über Skype for Business geführt, was Zeit und Geld spart und den CO2-Ausstoss senken hilft. Will man sich dann doch persönlich treffen, so reserviert man den Besprechungsraum über ein entsprechendes Tool auf dem Intranet. Zudem erfasst man dort via SAP auch gleich die Personal-, Miet-, Material- und sonstige Aufwände und ordnet sie Projekten oder Kostenstellen zu. Die Liste liesse sich endlos fortsetzen.

Mehr Vernetzung, weiteres Datenwachstum

Das Thema Digitalisierung ist in Schweizer Unternehmen omnipräsent. In den letzten Jahren wurde praktisch alles digitalisiert, was einerseits eine leistungsstarke Computerinfrastruktur in Rechenzentren und andererseits entsprechend schnelle, flächendeckende Datennetze bedingt, um die Daten noch ins hinterletzte Dorf zu bringen. Und auch hier will die Schweiz Europameister sein: Die halbstaatliche Swisscom will bis 2021 alle 2'255 Schweizer Gemeinden mit einem Mix aus Glasfaser- und Kupferkabel sowie 4G/5G-Mobilfunk-Netze erschlossen haben. Konkurrent Sunrise greift auf Partnernetze im Openaxs-Verbund zurück oder nutzt vermehrt 5G-Anlagen zur Erschliessung ihrer Kundenstandorte. Mit diesem Fixed Mobile Access (FMA) werden feste Gebäude mobil erschlossen. Im Gebäude selbst stellen meist Wireless LANs (WLANs) den lokalen Datenfluss sicher

Im Zuge der schnell fortschreitenden Digitalisierung – Stichwort "Internet der Dinge" (Internet of Things, kurz IoT) – wird jedes und alles vernetzt. Dazu zählen bewegliche Dinge wie Halbfertigprodukte und Frischwaren in (Kühl-)Containern, Roboter, Schiffe, Flugzeuge, Lastwagen, Autos, Züge, ja sogar Fahrräder genauso wie feststehende Dinge wie Wohn- und Geschäftshäuser, Wetterstationen, Bahnhöfe, Flughäfen oder Fabriken. Alle sind mit unzähligen Sensoren und Überwachungskameras ausstaffiert, welche unablässig Daten an zentrale Computer senden oder von ihnen empfangen. Für sich betrachtet verbraucht ein IoT-Sensor nur wenig Strom und sendet nur wenige Daten, aber die Masse macht's: So werden für 2020 weltweit rund 25 Mia. via IoT verbundene Dinge prognostiziert.

Um alle gewünschten Daten dezentral zu erheben und an zentrale Rechenzentren zu übertragen, sind flächendeckend verfügbare Fest- und Mobilfunknetze unabdingbar, damit die Daten ausgewertet und je nach Szenario auch verrechnet werden können. Ohne gut ausgebaute Infrastrukturen wäre der schnelle und nahtlose Transport grosser Datenmengen unmöglich. Diese verdoppeln sich in Schweizer Mobil- und Festnetzen seit vielen Jahren etwa alle 12-18 Monate. Doch wo landen diese riesigen Datenmengen eigentlich? Und wieviel Energie ist für deren Transport und Speicherung nötig? Neben IoT erhöhen das Cloud Computing im Business-Umfeld, Streaming im privaten Umfeld oder Suchmaschinen den Stromverbrauch beständig.

Cloud Computing

Dank Neutralität und Stabilität gilt die Schweiz als wichtigster Standort für Rechenzentren in Europa. Hierzulande existieren etwa 1'300 Datencenter, von denen rund 80 % von Grosskonzernen betrieben werden. Neben dem Platzhirsch Swisscom zählen dazu weltweite Anbieter wie Microsoft und Google ebenso wie die Pharmaindustrie oder Rüstungskonzerne, die jährliche Investitionen in Milliardenhöhe leisten. Gemäss MSM Research waren dies 2018 insgesamt mehr als 18 Mia. CHF (plus 700 Mio. CHF gegenüber 2017), wovon etwa 4,3 Mia CHF in den Bau von Rechenzentren inkl. Betriebseffizienzsteigerungen wie Energie und Kühlung investiert wurden.

An den gesamten über 18 Mia. CHF hatten KMU einen bemerkenswert hohen Anteil von 65 %, wobei der Trend weg von Individuallösungen und hin zu standardisierten Cloud-Lösungen geht. Während früher praktisch jeder Betrieb seine Informatik selbst betrieb, waren es 2018 nur noch rund 30 %. Die Cloud ist somit ein fester Bestandteil der Schweizer Unternehmens-IT, die heute mehrheitlich aus einer hybriden Cloud besteht, einem Mix aus eigener IT-Infrastruktur sowie Services aus der Cloud. So überrascht es nicht, dass 2018 deutlich weniger in die interne IT, dafür aber rund 5,6 Mia. CHF an externe Dienstleister floss (+15 % gegenüber 2017).

Neben Kosteneinsparungen und flexibler/schnellerer Umsetzung neuer IT-Anforderungen steht beim Cloud Computing auch eine deutlich bessere Sicherheit im Fokus. Besonders vor dem Hintergrund zunehmender Cyber-Attacken müssten Unternehmen viel mehr investieren, um dasselbe Sicherheitsniveau wie ein Cloud-Dienstleister zu erreichen. Dasselbe gilt z.B. bei Software as a Service (SaaS) auch für neue Software-Releases, welche bei Cloud-Lösungen vom Provider automatisch aufgeschaltet werden, ohne dass sich der Kunde darum kümmern müsste. Clouds bedingen ebenso Serverfarmen in Rechenzentren wie Suchmaschinen oder Datenhosts für die wachsende Streaming-Industrie.

Such- und Übersetzungsmaschinen

In diesem Zusammenhang kommt das Thema künstliche Intelligenz (KI) ins Spiel. Dabei geht es u.a. um lernende Maschinen, welche unsere Gewohnheiten aufzeichnen, untersuchen und daraus etwas ableiten, z.B. unsere Interessengebiete oder Konsumgewohnheiten. Mit diesem Wissen werden bestehende Produkte angepriesen oder neue entwickelt. Man kann dies bereits heute gut bei der Nutzung von Suchmaschinen erkennen, welche häufig gesuchte Begriffe unserem Browser zuordnet und bei dessen nächster Nutzung z.B. entsprechende Inserate aufschaltet. Auch Übersetzungsmaschinen sind selbstlernend und erreichen mittlerweile – vor allem im Vergleich zu deren Anfängen – ein erstaunlich hohes Niveau. Auch sie werden durch Werbung oder Verlinkung geschäftlicher Interessen finanziert.

Abgesehen vom ethischen Aspekt dieser Geschäftsmodelle stehen Such- und Übersetzungsmaschinen auch im Fokus, wenn es um deren Energieverbrauch geht. So haben Untersuchungen der University of Massachusetts ergeben, dass selbstlernende Maschinen, wie sie für Übersetzungsprogramme z.B. von Google oder Microsoft verwendet werden, allein in der Trainingsphase fünfmal so viel Energie benötigen wie ein Durchschnittsauto über dessen gesamten Lebenszyklus. Das dazu emittierte CO2 bei der Energieerzeugung beträgt etwa 284 t. Allein zur Optimierung der vernetzten Architektur der Suchmaschinen mit Hilfe komplizierter Algorithmen werden die Computer über Tausende von Stunden trainiert.

Ein weiterer Teil des Stromverbrauchs geht natürlich auch zu Lasten der Endgeräte, welche einerseits immer kleiner und leistungsfähiger und andererseits auch immer intensiver genutzt werden. So hat die Batteriekapazität von Smartphones in den letzten fünf Jahren zwar um 50% zugenommen, während die Häufigkeit des Aufladens im selben Zeitraum aber konstant blieb, was gemeinsam mit der intensiveren Nutzung zum steigenden Stromverbrauch führt.

Streamen und Social Media

Ein seit vielen Jahren sehr populäre Anwendung ist das Streamen. Warum noch Videos und CDs daheim aufbewahren, wenn es neben dem Klassiker Apple Music oder Deezer noch Anbieter wie z.B. Spotify gibt, die allein 40 Mio. Musiktitel in hoher Qualität auf Abruf bereithalten? Daneben sind auch klassische Musikvideos wie auf YouTube weiterhin sehr populär. Diese Plattform wurde 2005 für 1,65 Mia US$ von Google gekauft und ist heute die am dritthäufigsten besuchte Seite nach Google und Facebook sowie mit 1,9 Mia. Nutzern die zweitbeliebteste Social Media Plattform. Jede Minute werden auf YouTube 400 Stunden Videomaterial hochgeladen, jeden Tag über 1 Mia. Stunden Videos angesehen, dies zu 70% über mobile Geräten. Dass der Hunger nach Datenspeichern wächst, liegt auf der Hand.

Musikliebhaber wissen, dass die gute alte CD vom Aussterben bedroht ist, was sich im schrumpfenden Angebot von CDs und CD-Abspielgeräten manifestiert. Viele Autohersteller bauen entsprechende Geräte nur noch gegen Aufpreis ein. Heute ist es moderner, sein Smartphone daheim mit dem WLAN oder unterwegs mit dem Mobilfunknetz zu verbinden, um überall Musik zu streamen – dank Pauschaltarifen fast kostenfrei. Kaum ein Konsument bedenkt aber, wieviel Strom diese Art des Musikkonsums benötigt, wenn man seine Titel immer wieder von irgendwo her lädt.

Dabei ist das Streamen von Musik und Videos für über 80% der Zunahme des weltweiten Datenverkehrs im Internet verantwortlich. Dieser populäre Zeitvertreib benötigt rund 1500-mal mehr Energie als der gewöhnliche Betrieb eines Smartphones. Wer z.B. unterwegs auf dem Smartphone zehn Minuten lang Videos anschaut, verbraucht gleich viel Strom als wenn er daheim am PC während fünf Stunden nonstop E-Mails mit angehängten Dateien verschickt oder während fünf Minuten seine 2000 W Mikrowelle auf höchster Stufe laufen lässt.

Der Energieverbrauch der so genannten sozialen Medien wurde bisher noch nicht untersucht, dürfte ihn aber noch weiter anheizen. Wenn man bedenkt, was auf Facebook, Twitter, WhatsApp etc. so alles fotografiert, gefilmt und gepostet wird, so kann man auch hier nur vage erahnen, welche irrwitzigen Datenmengen von den weltweit rund 4,3 Mia. Internetnutzern verschickt, transportiert und gespeichert werden – das meiste davon selbstverständlich via Smartphone von unterwegs aus.

Schlechte Klimabilanz

Gemäss MSM Research wird der Anteil der ICT-Branche an den weltweiten CO2-Emissionen auf 3,7% geschätzt – fast doppelt so viel wie aus der zivilen Luftfahrt (2%) oder halb so viel wie der Schadstoffausstoss aller Personenfahrzeuge und Motorräder (8%). Und der ICT-Energieverbrauch steigt weiter, z.Zt. um etwa 9% pro Jahr. Steigt das Datenvolumen im Internet weiterhin um rund 30% pro Jahr, wäre die ICT-Branche 2025 bereits für 8% aller CO2-Emissionen verantwortlich. Komisch nur, dass stets über 5G-Strahlen und nicht über den Strom für Computer und Smartphone diskutiert wird. Der kommt ja bekanntlich aus der Steckdose.