mini|hochkant|Energy-Star-Logo, eines der ersten Green-IT-Labels Unter Green IT (seltener auch Green ICT) versteht man Bestrebungen, die Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnik (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). BMWI/BITKOM
Ein weiterer Aspekt von Green IT ist die Ressourceneinsparung durch den Einsatz von Informationstechnik (IT), wenn beispielsweise Dienstreisen durch Videokonferenzen ersetzt werden (Green durch IT). BMWI/BITKOM
Überblick Green IT umfasst eine Vielzahl von Ansätzen, die verschiedene Aspekte des Lebenszyklus der IKT behandeln:
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 unnötigen Ausdrucken im Druckerbereich Recycling und energiesparende Entsorgung nachhaltiges Design der Produkte und Herstellung möglichst langlebiger Hardware (siehe auch: Elektroschrott, Geplante Obsoleszenz) ressourcensparende Programmierung von Software (Green Coding, Green Refactoring, Green Software Engineering, Sustainable Software) 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.Report und Übersicht über Nutzung von erneuerbarer Energie im Rahmen der Click Clean Initiative Greenpeace, Click Clean
Wesentliche Rechtsnormen in der EU sind die RoHS- und die WEEE-Richtlinie.
Geschichte Im Jahr 1988 startete das japanische IT-Unternehmen Fujitsu ein eigenes Green-IT-Programm mit der Eröffnung eines Recyclingzentrums und der Entwicklung neuer umweltfreundlicher Produkte.Green IT bei Fujitsu So kam 1993 der sogenannte Green PC, der erste mit dem Blauen Engel zertifizierte PC, auf den Markt, der so umweltfreundlich produziert wurde wie es mit damaligen Mitteln möglich war und der neue Maßstäbe beim Energieverbrauch setzte.
Ein weiterer wichtiger Durchbruch der Green IT gelang 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.
Größere Bedeutung gewann Green IT ab Ende der 2000er Jahre durch die global stark zunehmende Verbreitung des Internets und der damit verbundenen Endgeräte. In großen Internetkonzernen wie Apple oder Facebook spielt das Thema seit Längerem eine Rolle: So hat Apple seit Ende 2014 alle seine Rechenzentren auf Ökostrom umgestellt (siehe Apple#Umweltschutz). Seit 2012 gibt es das gemeinnützige Projekt Nager IT, welches eine möglichst umweltfreundliche Fair-Trade-Maus herstellt.https://www.nager-it.de/informationen/aktuelles Fairphone (Niederlande) hat den Anspruch, möglichst umweltfreundliche Smartphones zu produzieren, und stellte 2013 sein erstes Smartphone-Modell vor. Weitere vergleichbare Projekte von anderen Herstellern folgten.
In Deutschland gibt das Energieeffizienzgesetz ab 2024 Mindesteffizienzkriterien für größere Rechenzentren vor. Da es sich hierbei um eine nationale Umsetzung von EU-Richtlinien handelt, existieren in anderen EU-Ländern vergleichbare Gesetze oder befinden sich in Einführung.
Anwendungsgebiete in der gewerblichen Nutzung Rechenzentren Zur Deckung des Energiebedarfs in Rechenzentren wird je nach Schätzung durchschnittlich bis zur Hälfte 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-Lösungen (Data Center Infrastructure Management) bezeichnet. Eine grobe Einschätzung zur Beurteilung der Aufwendungen für die Infrastruktur liefert die PUE-Kennzahl (Power Usage Effectiveness). 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. (PDF; 1,8 MB) BITKOM 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. (PDF; 2,2 MB) 2008
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.
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.Fachartikel zu den Gartner Best Practices zur Kühlungsoptimierung Serverfarmen werden teilweise auch in klimatisch günstigeren Regionen eingerichtet, wo der Energieaufwand zur Kühlung geringer ist.
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 Kühlungssysteme, 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.
Um den Energieverbrauch und die damit verbundenen Betriebskosten sichtbar zu machen, wurde von der Prometeus GmbH neben der TOP500 eine neue Liste für Supercomputer erstellt (Green500). Die Green500 vergleicht die Leistungsfähigkeit (in FLOPS) pro Leistung (in Watt) der Supercomputer anstelle der reinen Leistungsfähigkeit.CALL FOR PARTICIPATION IN THE TOP500 / GREEN500 LISTS, Prometeus GmbH/TOP500
Energiebedarf von Rechenzentren in Deutschland
mini|Das 2016 eingeweihte neue Green IT Cube genannte Rechenzentrum der GSI Darmstadt Der größte Teil des Stromverbrauchs der IKT in der gewerblichen Nutzung wird von Rechenzentren und Servern getätigt. Laut einer Studie vom Borderstep Institut verbrauchten diese Geräte im Jahr 2008 in Deutschland 10,1 Terawattstunden Strom, 1,8 Prozent des deutschen Gesamtverbrauchs. Es entstanden dadurch Kosten von ungefähr 1,1 Milliarden Euro. Die Energiedichte der Zentren und damit auch ihr Kühlungsbedarf steigen stetig an. Studien prognostizierten für Deutschland einen steigenden Strombedarf von bis zu 50 % bis 2013 und identifizieren große Einsparpotentiale durch den Einsatz von Green IT (Stand 2008). (PDF) Borderstep-Institut, Berlin, Oktober 2008
Laut einer Studie, welche das Borderstep Institut im Rahmen des Projektes „Adaptive Computing for Green Data Centers (AC4DC)“ im Jahr 2013 veröffentlichte, lag der Energiebedarf der Server und Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2012 bei 9,4 Terawattstunden. Dieser Bedarf wurde weiterhin auf etwa 1,8 Prozent des deutschen Gesamtverbrauchs beziffert und zur Deckung wurden fast vier mittelgroße Kohlekraftwerke als notwendig erachtet. Die Zahlen belegen aber, dass der Trend von dem steigenden Strombedarf der Rechenzentren, der bis zum Jahr 2008 festgestellt wurde, in Deutschland offensichtlich verlangsamt wurde.
Eine weitere Studie vom gleichen Institut und Autor aus dem Jahr 2018 wies einen Energiebedarf der Server und Rechenzentren in Deutschland von 13,2 Terawattstunden im Jahr 2017 aus. Nach dieser Studie ist der Energiebedarf in den Rechenzentren in Deutschland zwischen 2010 und 2017 um 25 % gestiegen.
Kommunikationsnetz
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 inkl. 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.