IT – Klimakiller oder Klimaretter?
KI, Blockchain, Edge-Computing – neue Technologien sollen Effizienzen heben, verbrauchen aber selbst viele Ressourcen.
Der Klimawandel ist eine reale Bedrohung, daran zweifelt nur noch eine kleine Minderheit. Es gilt, den Ausstoß schädlicher Klimagase zu reduzieren und damit die rasant steigende Erderwärmung zumindest etwas aufzuhalten.
Wie stark diese Themen bereits die politische und inzwischen auch ökonomische Diskussion beherrschen, wurde auf dem diesjährigen World Economic Forum deutlich, das vom
21. bis 24. Januar im schweizerischen Davos stattfand. Der Global Risk Report, den die Veranstalter im Vorfeld der Konferenz veröffentlicht hatten, listete erstmals fünf potenzielle Umweltprobleme als Toprisiken für die Welt in den kommenden Jahren auf:
1. Extreme Wetterereignisse (Starkregen, Sturm, Dürre)
Scheitern von Politik und Unternehmen (keine wirksamen Maßnahmen gegen die Klimaerwärmung)
Umweltkatastrophen (nukleare Störfälle, Öl-Leckagen)
Schwindende Artenvielfalt und kippende Ökosysteme (Insektensterben) Naturkatastrophen (Erdbeben, Vulkanausbrüche)
Die Ansage der WEF-Verantwortlichen war unmissverständlich: Um gegenzusteuern, „müssen Führungskräfte in der ganzen Welt mit allen Beteiligten der Gesellschaft zusammenarbeiten“, sagte Borge Brende, Präsident des Weltwirtschaftsforums, zum Auftakt des diesjährigen Treffens. Das gelte auch für Konzerne und Unternehmen in aller Welt.
Der Druck auf die Verantwortlichen seitens Investoren, Gesetzgebern, Kunden und Mitarbeitern, einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten, nehme zu. „Alle erwarten, dass sich die Wirtschaft ihrer Verantwortung stellt.“
Der Appell kam an, beispielsweise bei Microsoft. Die Verantwortlichen des weltgrößten Softwareherstellers haben sich ambitionierte Klimaschutzziele gesteckt. Bis 2030 will Microsoft „CO2-negativ“sein, das heißt mehr schädliches Klimagas aus der Atmosphäre entfernen als selbst produzieren. Bis zum Jahr 2050 will der Konzern sogar sämtliche klima
schädlichen Treibhausgase, die er seit seiner Gründung im Jahr 1975 produziert hat, aus der eigenen Klimabilanz tilgen.
Microsoft pflanzt Bäume
Der Softwarehersteller will außerdem einen Klima-Innovationsfonds in Höhe von einer Milliarde Dollar einrichten, um damit die Entwicklung von Technologien zum Reduzieren, Abscheiden und Beseitigen von CO2 zu fördern. Auch Partner und Kunden will Microsoft bewegen, ihren CO2-Fußabdruck zu verkleinern. So sollen in der gesamten Liefer- und Wertschöpfungskette Emissionen verringert werden, bis etwa 2025 auf nahezu Null. Dabei helfen sollen Aufforstungsprojekte sowie Maßnahmen, um CO2 im Boden zu binden.
Hinter den Plänen stehen CEO Satya Nadella, President Brad Smith, Finanzchefin Amy Hood und Chief Environmental Officer Lucas Joppa. „Die Welt muss CO2-Neutralität erreichen. Diejenigen von uns, die schneller vorangehen können, sollten das auch tun“, schrieb Smith in einem Blog-Beitrag. Microsoft wolle seinen CO2-Fußabdruck erst reduzieren und später ganz beseitigen. Schließlich stehe die Welt vor einem drängenden Kohlenstoffproblem.
Das zu lösen wird allerdings nicht einfach, wie auch die Microsoft-Verantwortlichen einräumen müssen. Dazu bedürfe es offensiver Ansätze, neuer Technologien, die es heute noch nicht gibt, und einer innovativen öffentlichen Politik. „Dies ist eine gewagte Wette – ein ,Moonshot‘ – für Microsoft“, schrieb Smith. „Und es muss auch für die ganze Welt zu einem Moonshot werden.“
Mit dem Wasserstoffauto in die Schweiz
Auch andere IT-Anbieter schreiben sich die Themen Nachhaltigkeit und Umweltschutz auf die Fahnen. Beispielsweise legte SAPs frisch gebackener Co-CEO Christian Klein die 430 Kilometer vom Hauptquartier in Walldorf nach Davos publicitywirksam in einem wasserstoffangetriebenen GLC-F-Cell-SUV von Mercedes Benz zurück. Dort angekommen sprach er in einem Interview mit dem Nachrichtensender „N-tv“davon, Erfahrung sammeln zu wollen. Die neue Mobilität biete Perspektiven, doch es gebe noch „deutliche Limitationen“.
Gerade auch die weltweit agierenden Konzerne müssten jetzt verstärkt den Klimaschutz angehen, forderte Klein. SAP selbst habe sich zum Ziel gesetzt, bis 2025 klimaneutral zu wirtschaften. Außerdem will der deutsche Softwarehersteller seine Kunden mithilfe der eigenen Anwendungen in die Lage versetzen, CO2-Emissionen zu messen und zugleich Wege aufzuzeigen, wie der Ausstoß von Klimagasen verringert werden könnte.
Darüber hinaus engagiert sich SAP in der Global Plastic Action Partnership des WEF. Die Initiative hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 die Verschmutzung der Weltmeere durch Plastikmüll deutlich zu reduzieren. SAP will seinen Kunden dabei helfen, Alternativen zu Einweg-Plastik, neue Kreislaufmodelle für die eigenen Produkte sowie Methoden für die Sammlung und Wiederverwertung zu entwickeln. „Gemeinsam können wir den Übergang zu einer regenerativen Wirtschaft beschleunigen.“
Mit der Plastik-Cloud zu weniger Plastik
SAPs Beitrag dazu ist die sogenannte „Plastics Cloud“. Unternehmen erhielten damit einen besseren Einblick, woher die für die Herstellung ihrer Produkte verwendeten Materialien stammen. Dies ermögliche eine verantwortungsvollere Produktion unter Berücksichtigung der jeweiligen Recycling-Infrastrukturen und -Vorschriften. Anwender könnten
beispielsweise genauer berechnen, welche ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen eine stärkere Nutzung von recycelten Materialien und Verpackungen hat, verspricht der Konzern. Außerdem ließen sich Abläufe an geänderte Vorschriften und Best Practices anpassen. Die Basis der „Plastics Cloud“bildet das SAP Ariba Network, das Verpackungs- und Konsumgüterhersteller mit neuen Anbietern von recyceltem Plastik und alternativen Materialien zusammenbringen soll.
SAP sei Teil einer wachsenden Bewegung, in der Politiker, Nichtregierungsorganisationen, gesellschaftliche Gruppierungen und führende Unternehmen gemeinsam nach Lösungen für eine regenerative Wirtschaft suchen, heißt es in einer offiziellen Mitteilung des Konzerns. Kleins Kollegin auf dem Chefsessel bei SAP flog übrigens klassisch mit dem Jet in Davos ein. Wobei man fairerweise sagen muss, dass Jennifer Morgan aus den USA kam und sich einen mehrwöchigen Segeltörn über den Atlantik verständlicherweise sparen wollte. Andererseits könnte man durchaus die spitzfindige Frage stellen, ob wirklich beide SAPChefs vor Ort in der Schweiz anwesend sein mussten.
Effizienz-Label für Data-Center
Hewlett Packard Enterprise (HPE) hat in Davos die Allianz Swiss Datacenter Efficiency Association (SDEA) vorgestellt. Ziel der Allianz ist es, zunächst die Schweizer Rechenzentren zu dekarbonisieren und deren Gesamtstromverbrauch signifikant zu senken. Dabei helfen soll das „Swiss Data Center Efficiency Label“, das in einem nächsten Schritt auch der Europäischen Kommission und den Vereinten Nationen vorgestellt werden soll. Mit dem Label soll es mehr Transparenz im Betrieb von DataCentern geben.
„Die heutigen Methodiken betrachten isolierte Aspekte der Nachhaltigkeit und der Effizienz von Rechenzentren“, sagte Christopher Wellise, Chief Sustainability Officer bei HPE. „Sie erfassen nicht den gesamten Fußabdruck bezüglich CO2-Emissionen und Stromverbrauch.“Das „Swiss Data Center Efficiency Label“verfolge dagegen einen ganzheitlichen Ansatz, indem es alle Aspekte des Stromverbrauchs und der Stromversorgung sowie die Weiterverwertung der Energie berücksichtige.
Benoît Revaz vom Bundesamt für Energie in der Schweiz begrüßte die Initiative. Das „Swiss Data Center Efficiency Label“könne dazu beitragen, die negativen Auswirkungen einer der digitalen Grundpfeiler unserer Gesellschaft zu verringern. „CO2-neutrale Stromquellen und energieeffiziente digitale Technologien sind bereits verfügbar; für ihre umfassende Einführung braucht es aber geeignete Methodiken, das Engagement der Industrie und die politische Umsetzung.“
Neben HPE bemühen sich bereits seit geraumer Zeit die Cloud-Hyperscaler weltweit, ihre zahlreichen Rechenzentren effizienter zu betreiben. Apple, Amazon, Facebook, Google und
Co. setzen zum Beispiel auf regenerative Energiequellen und versuchen mit modernen Kühlungskonzepten auch die Abwärme ihrer IT-Systeme wieder nutzbar zu machen.
Stromfresser Data-Center
Tatsächlich muss sich die IT-Industrie etwas für den Klimaschutz einfallen lassen. Immer mehr Rechenzentren verbrauchen gewaltige Mengen an Strom und begünstigen damit den Klimawandel. Wie dringend es ist, gerade den Energieverbrauch im Data-Center näher unter die Lupe zu nehmen und nach Wegen zu suchen, diesen zu verringern, zeigen jüngste Forschungsergebnisse. Beispielsweise untersucht das Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gemeinsam mit Wirtschaftsunternehmen und Forschungspartnern in einem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Umweltwirkungen von Rechenzentren.
„Der ganzheitliche Energiebedarf der Rechenzentren steigt sehr deutlich an“, konstatierte Mitte Dezember 2019 Alexandra Pehlken, Projektleiterin von „Total Energy Management for Professional Data Centers“(TEMPRO). Die zunehmende Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft benötige immer mehr Energie und natürliche Ressourcen. „Wir konnten berechnen, dass die mehr als 50.000 Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2018 rund 14 Milliarden kWh Strom verbrauchten. Das sind 2,7 Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland und fast 40 Prozent mehr als im Jahr 2010.“Zum Vergleich: Ein Kernkraftwerk mittlerer Größe kommt auf eine Jahresstromproduktion von zirka elf Milliarden kWh. Hinzu kommt Pehlken zufolge noch die sogenannte graue Energie, die bei der Herstellung und beim Transport der in den Rechenzentren eingebauten Geräte und Anlagen entsteht.
Die Borderstep-Experten gehen davon aus, dass der Stromverbrauch der Rechenzentren weiter zunehmen wird. „Trotz deutlicher
Effizienzgewinne wird der Energie- und Ressourcenbedarf der Rechenzentren in Deutschland bis 2030 voraussichtlich um mehr als 50 Prozent steigen“, prognostiziert Ralph Hintemann, Senior Researcher und TEMPRO-Projektverantwortlicher am Borderstep Institut. Wirtschaft und Gesellschaft erzeugten immer mehr Daten, die übertragen, verarbeitet und gespeichert werden müssten. „Das führt zu immer mehr sehr großen Rechenzentren.“Dazu kämen neue Technologien wie das autonome Fahren, Industrie 4.0 und der Ausbau der 5G-Mobilfunknetze, die zusätzlich Daten erzeugten und Rechenressourcen benötigten.
Der deutsche Energieversorger Eon schätzt, dass allein 5G bis 2025 den jährlichen Strombedarf in deutschen Rechenzentren um 3,8 Milliarden kWh erhöhen wird. Für Eon-Vorstandsmitglied Karsten Wildberger muss es daher darum gehen, den zusätzlichen Strombedarf von Beginn an klimafreundlich abzudecken. „Digitalisierung heißt mehr Daten, mehr Rechenkapazität, mehr Rechenzentren“, lautet
seine Bilanz. „Bis 2030 werden bis zu 13 Prozent des weltweiten Strombedarfs von Rechenzentren benötigt. Hier brauchen wir eine nachhaltige Energieversorgung.“
In den kommenden Jahren würden zudem immer mehr kleinere sogenannte Edge-Rechenzentren gebaut, sagt Ralph Hintemann von Borderstep. Der energieeffiziente Aufbau und Betrieb dieser Anlagen stellten eine Herausforderung dar. „Im Jahr 2030 können EdgeRechenzentren für ein Drittel des Energiebedarfs aller Rechenzentren in Deutschland verantwortlich sein.“
Einmal KI = fünfmal Auto
Wie stark neue IT-Technologien die Umwelt belasten können zeigt sich auch am Beispiel künstliche Intelligenz (KI). In einer Studie haben die Forscher an der University oft Massachusetts festgestellt, dass das Training eines neuronalen Netzes für Natural Language Processing (NLP) fünfmal so viel CO2 freisetzen kann wie fünf durchschnittliche US-Autos während ihres gesamten Lebenszyklus – inklusive Produktion des Fahrzeugs. „Während viele von uns wahrscheinlich auf einer abstrakten, vagen Ebene darüber nachgedacht haben, zeigen die Zahlen das wirkliche Ausmaß des Problems“, kommentierte Carlos GómezRodríguez, ein Informatiker an der Universidade da Coruña in Spanien, die Zahlen in einem Artikel der MIT Technology Review. „Weder ich noch andere Forscher, mit denen ich sie diskutiert habe, dachten, die Umweltauswirkungen seien so erheblich.“
Derzeit lässt sich schwer abschätzen, wie sich der Energiebedarf der weltweiten IT-Infrastrukturen genau entwickelt. Aber gerade die immer stärkere Nutzung von Internet und Streaming-Angeboten dürften den Stromverbrauch rasant in die Höhe treiben. Ralph Hintemann zufolge entspricht die CO2-Belastung durch das weltweite Internet-Surfen bereits der des globalen Flugverkehrs. Streaming-Angebote machten mittlerweile weit mehr als die Hälfte des Datenvolumens in den weltweiten Netzen aus, schätzt Ausrüster Cisco. Allein Youtube wächst pro Minute um etwa 400 bis 500 Stunden Bewegtbild. Den Stromverbrauch, um diese immer größeren Mengen an Videodaten bereitzustellen, taxieren Experten auf mittlerweile über 200 Milliarden kWh pro Jahr. Damit könnte man sämtliche Haushalte in Deutschland gut zwei Jahre lang mit Strom versorgen.
Green Deal braucht bessere Energiebilanz
Margrethe Vestager, Vizepräsidentin der EUKommission und Kommissarin für Digitales in der europäischen Gemeinschaft, hatte im Dezember 2019 auf den enormen Energieverbrauch des Internets und die Folgen für den Klimawandel hingewiesen. Gerade mit Blick
auf das Ziel, bis 2050 vollständige Klimaneutralität auf dem Kontinent zu erreichen, sei dies eine große Herausforderung. „Wir müssen also mit dem Green Deal Technologien entwickeln, um den Energieverbrauch zu minimieren und die Energieeffizienz zu verbessern“, sagte die dänische Politikerin.
Gleichzeitig betonte Vestager allerdings, dass man den Kampf gegen den Klimawandel wohl nicht ohne die Hilfe der Digitalisierung gewinnen könne. Tatsächlich versprechen digitale Techniken wie Big Data und künstliche Intelligenz, dabei zu helfen, die großen Probleme unserer Zeit zu lösen – auch in Sachen Schutz der Umwelt. Beispielsweise lassen sich mit Hilfe der Digitalisierung Prozesse effizienter gestalten und der Ressourcenverbrauch in der Produktion verringern. IT hilft dabei, Logistikketten zu optimieren und damit den Kraftstoffverbrauch zu senken. Eine intelligente Supply Chain und Lagerhaltung sorgen dafür, dass weniger Lebensmittel als Abfall entsorgt werden müssen.
Auch die Agrarbranche ist ein gutes Beispiel dafür, wie IT-Technik ein nachhaltigeres Wirtschaften unterstützt. Mit Drohnen und intelligenten Bilderkennungs- und -auswertungsverfahren lassen sich beispielsweise Erkenntnisse über die Bodenbeschaffenheit und die potenziellen Erträge gewinnen. Landwirte können mit diesen Daten auf den Quadratmeter genau die dort benötigten Mengen an Dünger und Bewässerung errechnen und ausbringen. Das spart Ressourcen und schont die Umwelt.
Bei all den Effizienzgewinnen durch neue digitale Techniken dürfe man jedoch nicht die Gesamtbilanz aus den Augen verlieren, mahnt Borderstep-Forscher Hintemann. Als Beispiel nennt er vernetzte Geräte im Smart Home. So brächten vernetzte Heizkörperthermostate ein Einsparpotenzial bei den Energiekosten in Höhe von 20 bis 30 Prozent. Andererseits könnten Devices, die rund um die Uhr im Internet hingen und auf Meldungen warteten, die Stromrechnung auch deutlich in die Höhe treiben. Das führt Hintemann zufolge zu skurrilen Szenarien. So könnte eine intelligente Glühbirne mehr Energie für die Vernetzung benötigen als für das Licht, das sie erzeugt. Borderstep schätzt, dass es 2025 rund 1,7 Milliarden vernetzte Devices in Europa geben wird. Den durch die Vernetzung anfallenden Mehrbedarf an Energie taxieren die Forscher auf 70 Milliarden Kilowattstunden.
Klimakrise verschlimmbessert?
Es kann auch technologische Antworten auf die Klimakrise geben – sofern nicht die IT mit ihrem enormen Energieverbrauch alles noch schlimmer macht“, schrieb Ende Januar Christoph Meinel, Direktor am Hasso-PlattnerInstitut in Potsdam, in einem Gastbeitrag für den „Spiegel“. Die Annahme, nur weil die digitale Welt immateriell sei, sei sie auch klimaneutral, sei ein fataler Irrtum. Im Gegenteil: Mit all den zahllosen Rechnern und Geräten, den explodierenden Datenmengen und den immer weiter ausgreifenden Netzen sei der Energiebedarf immens.
Aber auch Meinel sieht die Chance, mit Hilfe der Digitalisierung Energie und Ressourcen einzusparen. „Wir werden auf sie also weder verzichten können noch wollen.“Er plädiert dafür, die Anstrengungen in der Forschung drastisch zu verstärken, um digitale Techniken energieeffizienter und klimafreundlicher zu machen. Schließlich sei das in der Vergangenheit auch schon bei anderen Technologien gelungen. Meinel glaubt, dass sich mit Clean IT der Energie-Hunger der IT-Infrastrukturen um den Faktor 20 senken lässt.
Digitaltechnologien böten einen großen Hebel, müssten aber auch ihren Beitrag zur Schonung der natürlichen Ressourcen und zur Vermeidung von CO2 leisten, so Meinels Resümee. „Sonst schafft die Technik eines Tages mehr Probleme, als sie lösen kann.“