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Software mit harten Konsequenzen

12.02.2013 von

Informations- und Kommunikationstechnologien (ICT) – wie PCs, Server oder Datennetze – betrachtet man seit einigen Jahren verstärkt unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit. «Green IT» oder allgemeiner «Green ICT» bezeichnen Massnahmen, die den Energieverbrauch der Hardware direkt senken sollen. Dies geschieht etwa, indem man Energieverluste vermeidet und dafür sorgt, dass ein möglichst grosser Teil der eingesetzten Energie auch für die eigentliche ICT-Leistung gebraucht wird. Der Einfluss der Software auf den Energieverbrauch wird hingegen noch wenig betrachtet – obwohl dieser ebenfalls eine wesentliche Rolle spielt. 

Selbst die leistungsfähigsten PCs können wir durch die Berechnung realistischer Bilder in Spielen kräftig ins «Schwitzen» bringen. Die Wärme beziehungsweise das verstärkte Lüftergeräusch des Computers sind Zeichen für den erhöhten Energieverbrauch. Dabei kann eine High-End-Grafikkarte weit mehr als 200 Watt aufnehmen, teilweise sogar bis zu 500 Watt. Aber auch während der durchschnittlichen Nutzung des Computers lassen sich erstaunliche Unterschiede finden. Ein technischer Bericht1 zeigt, dass die Leistungsaufnahme eines Desktop-PCs für die Darstellung von Web-Werbung durchschnittlich um 2.5 Watt steigt, beziehungsweise bei Nutzung von Werbeblockern um 2.5 Watt sinkt.

Im Einzelfall erscheint dies nicht sonderlich viel, wird in der Summe aber relevant: Gemäss den Seiten des Bundesamtes für Statistik hatten 2009 etwa 1.9 Millionen Schweizer Haushalte einen Desktop-PC (57% von rund 3.4 Millionen Haushalten). Wenn wir annehmen, dass diese PCs für ein durchschnittliches Surfverhalten genutzt wurden, dann hätte man allein durch die Verwendung von Werbeblockern in der Summe die Leistungsaufnahme um mehr als 4.75 Megawatt absenken können.

Software kann aber auch materielle Effekte auf die Umwelt haben. Neue Versionen von Softwarelösungen können neue oder spezielle Hardware verlangen (wie zum Beispiel Grafikkarten). Die Produktion von Hardware hat viele negative Nebeneffekte auf die Umwelt, ganz zu schweigen von der Behandlung des Elektronikschrotts (vergleiche auch Zitat2).

Software kann aber auch helfen, in anderen Bereichen Ressourcen zu sparen («Green by ICT»). Dazu gehören beispielsweise Logistikanwendungen, die Transportwege optimieren und damit den CO₂-Ausstoss verringern helfen, oder Anwendungen, die den Energieverbrauch im Gebäudemanagement reduzieren. Der grösste Einfluss der Software rührt daher, dass wir mit ihr Prozesse ersetzen können. Energieintensive Prozesse in Produktion oder Konsum können optimiert werden. Noch weiter geht aber die Entmaterialisierung, also die Einsparung von Material und Transport durch das Ersetzen von Objekten durch digitale Daten. Weber und Kollegen3 zeigen beispielsweise, dass der Kauf von Musik in digitaler Form im Vergleich zur Auslieferung von CDs zum Kunden bis zu 80% weniger Energieverbrauch und CO₂-Emissionen verursacht – es ist eben ressourcenschonender, Bits und Bytes statt Atome und Moleküle zu transportieren.

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1 Simons, R.J.G and Pras, A. (2010) The Hidden Energy Cost of Web Advertising. Technical Report TR-CTIT-10-24, Centre for Telematics and Information Technology University of Twente, Enschede. ISSN 1381-3625

2 Zitat zur Einführung von Windows Vista „Future archaeologists will be able to identify a ‚Vista Upgrade Layer‘ when they go through our landfill sites.“ (UK Green Party, 2007)

3 Christopher L. Weber, Jonathan G. Koomey, and H. Scott Matthews (2009) “The Energy and Climate Change Impacts of Different Music Delivery Methods”, August 2009.

Zum Autor

Dr. Wolfgang Lohmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe Informatik und Nachhaltigkeit, Technologie und Gesellschaft der Empa.

 





Kommentare (9) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Sehr geehrter Herr Palmer
Hier die Entgegnung zum Wärmeinselproblem und zu (Zitat)„Staatlich verordneten Einzelmassnahmen“

Stadt als Wärmeinsel
In der BAFU-Dokumentation liest man zum Thema Wärmeinsel Stadt, dass die Versiegelung der Bodenfläche und die Abwärme von Fahrzeugen, Industrie und Klimaanlagen für den Wärmeinseleffekt verantwortlich sei. Ferner sei die Asphaltierung und Wärmespeicherung durch Gebäude ein wihtiger Faktor.
Die baulichen Massnahmen, nicht die erzeugte Wärme macht aber die Hauptwkrung aus und deswegen wird zur Abhilfe empfohlen, die Farbe und thermophysische Eigenschaften von Gebäuden entsprechend zu wählen.

Viele Einzelmassnahmen oder Bepreisung von Schadstoffen
Meine Idee, überhöhte Inanspruchnahme von Informatikdienstleistungen durch Kontrolle zu überwachen und zu unterbinden, die ich weiter unten skizziert habe, war nicht ernst gemeint, wie sie aus dem abschliessenden Abschnitt leicht entnehmen können.

Im Gegenteil meine ich, heute gibt es einen zu hohen Aktivismus und es werden (zu) viele Einzelmassnahmen vorgeschlagen um dem Klima zu helfen – bis hin zum Fleischverzicht. Das finde ich falsch. Wenn der Ausstoss von CO2 dem Klima schadet, muss man diesen Austoss einfach bepreisen. Das wäre das Richtige. Doch genau das passiert ja nicht. Der CO2-Emissionspreis im europäischen Emissionshandel ist z.B. vollkommen zusammengebrochen und beträgt jetzt weniger als 5 Euro pro Tonne. Als Person, die hier in CH 6 Tonnen CO2 pro Jahr ausstösst, müssten sie also 30 Euro pro Jahr zahlen. Das ist so wenig, dass es keinen Effekt hat.

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@Holzherr: „Der Mensch erwärmt die Erde jedenfalls kaum durch seinen Energieverbrauch. Die Erwärmungswirkung der Städte kommt durch den Asphalt und andere bauliche Massnahmen zustande, nicht durch die Abwärme der Maschinen und Fahrzeuge.“

Haben Sie Zahlen dazu oder ist das einfach eine Annahme?

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 6

Herr Holzherr, ich habe bisher Ihre Beiträge hier in der Regel als gut informiert und sachlich beurteilt. Mit Ihrem letzten Beitrag sind Sie aber ganz offensichtlich entgleist. Glauben Sie wirklich, dass solche staatliche verordneten Einzelmassnahmen einer liberalen Gesellschaft und Ihren Zielen würdig und dienlich sind? Wenn wir schon beim Energieverbrauch von PCs und Internetkommunikation sind: Warum verbieten Sie nicht einfach Blogs und Websites. Ich gebe Ihnen gerne eine Liste von Websites, die ich persönlich für unnötig halte. Ich kann Ihnen eine Unzahl von Aktivitäten aufzählen, die man rationieren oder eliminieren kann: ich brauche keine Fernsehsendungen nach Mitternacht und vor 7 Uhr morgens (ich brauche sie auch tagsüber nicht), ich habe keine Badewanne, meine Dusche braucht weniger warmes Wasser, ich reise nicht mit dem Flugzeug und kaum mit dem Auto, usw.
Haben sie bemerkt, dass ich dafür bin, dort Energie zu sparen, wo es MICH nicht betrifft? Was meinen Sie, wo ich als gewählter Politiker die Sparakzente setzen würde? Richtig! Dort wo es mir persönlich und nicht wehtut. Oder dort, wo es meiner politischen Karriere förderlich ist. Ich könnte das nicht allein erreichen, deshalb würde ich mit Gleichgesinnten eine Partei gründen – etwa die „Blauen“ – und solche Gesetze vorschlagen. Mithilfe von etwas Propaganda müsste das zu schaffen sein.

Vermutlich wäre der jetzige Zeitpunkt eher ungünstig, denn es ist verdammt kalt und der Trend zeigt eher nach noch kälter:
„Germany has now had 5 relatively harsh winters in a row (2012-13 incl.). And if that trend continues, things could get a lot worse. The trend of colder winters is also confirmed by a new study of the Swiss Alps“
http://notrickszone.com/2013/02/12/germanys-winter-temperature-trend-in-a-nosedive-now-falling-6c-per-century/

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@Ben Palmer:

Wenn man von 2000 Watt Gesellschaft oder 2000 Watt Durchschnittsverbrauch schreibt meint man damit, dass die durchschnittliche Leistungsaufnahme 2000 Watt beträgt oder umgerechnet in Energieverbrauch pro Jahr in Kilowattstunden: 2 x 365 X 24 = 17’500 Kilowattstunden.

Im übrigen sind solche Durchschnitts- oder Maximalverbrauchsvisionen sowieso nur Visionen und nicht wirklich ernstzunehmen. Wenn Energie gespart werden soll dann lässt sich das letztlich nur über den Preis für Energie steuern und dieser Preis sollte die wirklichen Kosten von Energie einbeziehen. Die wirklichen Kosten von Energie (Einbezug aller externen Kosten) hängen aber stark von der Art ab, wie man die Energie erzeugt. Energieverbrauch an und für sich ist nicht schädlich – mindestens wenn er nicht allzu exzessiv ist. Der Mensch erwärmt die Erde jedenfalls kaum durch seinen Energieverbrauch. Die Erwärmungswirkung der Städte kommt durch den Asphalt und andere bauliche Massnahmen zustande, nicht durch die Abwärme der Maschinen und Fahrzeuge. Würden wir nur noch CO2-freie Energiequellen nutzen wäre auch eine 20’000 Watt Gesellschaft OK. Dass im allgemeinen und in der Schweiz speziell über das Energiesparen geredet wird hat damit zu tun, dass bei steigendem Verbrauch neue Kraftwerke gebaut werden müssen – und nach dem AKW-Ausstieg stellt sich die Frage was das für Kraftwerke sein sollen und wo die stehen sollen.

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@Holzherr: „Einige der Blogartikelschreiber hier auf dem ETH-Klimablog wären wohl mit solch einer Regelung einverstanden“

Und was hindert sie (und Sie) daran, das auf freiwilliger Basis ab jetzt umzusetzen, z. B. nicht mehr als 10 Besuche und 3 Kommentare pro Monat auf dem ETH Blog? Ich habe den Zähler für Ihre Kommentare gerade gestartet; überlegen Sie sich gut, ob sie mir antworten wollen …

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 6

Herr Holzherr, Ihr Vorschlag ist bemerkenswert:
„Übersteigt sein Langzeitdurchschnittsverbrauch 200 Watt wird er zuerst darauf aufmerksam gemacht und später dann von gewissen leistungsintensiven Dienstleistungen ausgeschlossen.“

Aber er leidet an einem nicht unbedeutenden physikalischen Problem: Man kann keine Watt (Leistung) verbrauchen, ebenso wenig wie man mit einem Auto PS verbrauchen kann. Auf Ihrer Rechnung vom Elektrizitätswerk stehen keine Watt sondern (Kilo-)Wattstunden. Energie ist Leistung x Zeit.

Zu Ihrem Vorschlag: Man kann alles rationieren, so auch Energie. Aber: Nicht alles, was man machen kann, macht Sinn.

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Sehr geehrter Herr Dr. Lohmann,

Software kann alles – auch den Energieverbrauch überwachen. Mit Software liesse sich somit eine 200 Informatik-Watt pro Person Welt realisieren, mindestens was die Nutzung des Internets und seiner Server angeht. Jeder Internetnutzer müsste dazu identifiziert werden (schon möglich über IP) und sein Energieverbrauch über die Benutzung von Internetdienstleistungen aufgezeichnet werden. Übersteigt sein Langzeitdurchschnittsverbrauch 200 Watt wird er zuerst darauf aufmerksam gemacht und später dann von gewissen leistungsintensiven Dienstleistungen ausgeschlossen. Nur speziell registrierte Nutzer (z.B. Behörden, Firmen etc.) wären nicht durch das 200 Watt-Konto limitiert.

Einige der Blogartikelschreiber hier auf dem ETH-Klimablog wären wohl mit solch einer Regelung einverstanden, was aber nicht heisst, dass es ein Vorschlag mit Realisierungschancen ist.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 1

Ich bin bei solchen Studienergebnissen, die Ergebnisse auf die Dezimalstelle genau angeben, immer skeptisch. Nicht nur weil Messaufbau und -methoden weder repräsentativ noch genau sind. Sondern weil man die Ergenisse auf ihre Verhältnismässigkeit überprüfen sollte. Dass man durch Werbeblocker einige Windkraftwerke einsparen könnte, klingt beeindruckend.

Eine Einsparung von 2.5 W bei 76.5 Watt (3.4%) ist gemessen am gesamten Stromverbrauch in einem Haushalt kaum der Rede wert. Ich habe in meiner Schreibtischlampe die Halogenlampe (50W) durch einen Energiesparspot (10W) ersetzt. Leistungsreduktion 80% oder 40 W. Damit kann ich fast 20-mal länger Werbung am Bildschirm anzeigen ohne mehr Leistung zu beziehen. Ich könnte auch die Halogenlampe jede Stunde für 2 min ausschalten, um das selbe Ergebnis zu erzielen.

Werbeblocker als Energiesparer? Es gibt wirkungsvollere Methoden.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 5

Sehr geehrter Herr Dr. Lohmann,

wir sind mitten in der Entmaterialisierung. CDs sind schon fast verschwunden, Amazon liefert nun mehr E-Books aus als reale Bücher und Zeitungen und Zeitschriften werden zunehmend auf Tablets gelesen. Der grösste Effekt ist hier wohl vom Verschwinden des bedruckten Papiers zu erwarten. Allerdings dauert dies auch am längsten, denn Werbesendungen und Gratiszeitungen auf Papier gibt es wohl noch lange.

Eine graduelle Entmaterialisierung gibt es durch „Downsizing“ bei der eingesetzten Hardware. Die viel weniger Strom konsumierenden Laptops haben die Desktopcomputer schon weitgehend ersetzt und viele Laptops werden wohl noch durch Tablets ersetzt. Ausgeglichen wird diese graduelle Entmaterialisierung allerdings durch den grösseren Verbreitungsgrad der leistungsschwächeren Hardware: Smartphones gibt es jetzt schon mehr als eine Milliarde.

Durch die immer grössere Bedeutung des Netzes, wo auch immer mehr Daten im Netz gespeichert werden oder Aufgaben der Artificial Intelligence wie Spracherkennung von dedizierten Servern übernommen werden, steigt auch die Bedeutung und der Energieverbrauch von Servern/Serverfarmen ständig.

Der Mensch der nahen und ferneren Zukunft wird bei jedem seiner Schritte von smarten, kaum sichtbaren Helfern begleitet sein, die selbst kaum Strom verbrauchen, die aber komplexe Aufgaben wie Spracherkennung, Simultansprachübersetzung, Gesichtserkennung, Ortsdienste, Zeitplanung und vieles mehr an die fast allmächtigen Server der Zukunft delegieren. Wer weiss: Vielleicht beschäftigt jeder Mensch der Zukunft im Durchschnitt einen eigenen Server – im Hintergrund natürlich ohne dass er sich dessen bewusst ist. Ein Server flüstert ihm vielleicht den Namen der entgegenkommenden Person ins Ohr, der andere empfiehlt im einen Besuch im 100 m weiter entfernten Restaurant und der dritte übersetzt das chinesisch seines gerade anrufenden Kollegen simultan ins Deutsche. Wir alle wissen, dass das auf uns zukommt.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 1

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