Green IT : Heizen und Kühlen mit Datenverkehr

Mal kurz Mail checken, ein paar WhatsApp-Nachrichten beantworten, die Wettervorhersage nachschauen, die neueste Serienfolge auf Netflix streamen: Für all die kleinen Alltagshandlungen und damit verarbeiteten Daten ist viel Energie nötig. Nicht erst seit Ausbruch der Pandemie, aber seitdem noch stärker, hat sich ein Großteil des Lebens ins Netz verlagert. "Das Internet braucht insgesamt so viel Energie wie der gesamte globale Luftverkehr", sagt Ralph Hintemann vom Berliner Borderstep Institut, das zu Digitalisierung und Nachhaltigkeit forscht. Auch die CO2-Emissionen ähneln vom Ausmaß denen des globalen Luftverkehrs.

Besonders energieintensiv ist das Video-Streaming: Etwa 80 Prozent des Datenverkehrs im Internet wird mittlerweile allein dadurch verursacht, hat die französische Non-Profit-Organisation "The Shift Project" berechnet. Wer ein zehnminütiges Video auf der Streaming-Plattform YouTube schaut, verbraucht etwa so viel Energie, wie der fünfminütige Betreib eines 2000-Watt-Ofens. Wer die zehn Minuten mobil streame, emittiere 25 Mal mehr CO2 als im Heimnetzwerk, fand das Umweltbundesamt heraus.

Steigender Enegiebedarf durch KI und Blockchain

In Deutschland betrug der Stromverbrauch der Informations- und Kommunikationstechnik im Jahr 2017 rund 58,4 Terrawattstunden. Das entspricht zwei Prozent des gesamten Stromverbrauchs. Durch datenintensive Anwendungen wie den neuen Mobilfunkstandard 5G, vernetzte Geräte in Haushalt und Freizeit ("Internet der Dinge"), die Industrie 4.0, aber auch durch Forschung mit Supercomputern, durch Künstliche Intelligenz (KI) oder Blockchain-Anwendungen steigt der Energiebedarf massiv.

Treiber sind insbesondere die Rechenzentren, die jede Mail, Nachricht oder App-Anfrage verarbeiten müssen. Davon gibt es in Deutschland etwa 50.000 unterschiedlichster Größen. Durch die hohe Nachfrage an Rechenleistungen werde der Energiebedarf im Vergleich von 2015 zu 2025 um mehr als 60 Prozent steigen, fasst das Umweltministerium Fachschätzungen zusammen. Laut einer Studie, die unter anderem vom österreichischen Umweltbundesamt mitentwickelt wurde, beträgt der Anteil der Rechenzentren in den EU-Mitgliedstaaten am gesamten Stromverbrauch bereits 2,7 Prozent. Bis 2030 könnte er auf 3,2 Prozent anwachsen - Tendenz steigend. "Deshalb müssen wir geeignete Infrastrukturen entwickeln, um umweltfreundliche, effiziente Cloud-Dienste und energieeffiziente Rechenzentren zu fördern", fordert EU-Binnenmarktkommissar Thierry Breton. Geschehen soll das nach dem Willen der EU-Kommission bis 2030. Nötig ist dafür laut der Studie: mehr Einsatz von erneuerbaren Energien, effizientere Kühlsysteme, die Wiederverwendung von Wärme und mehr Zentren in kälteren Regionen.

Viel heiße Luft: Wie Abwärme genutzt werden kann

Die sich erhitzenden Server müssen kontinuierlich gekühlt werden, wodurch wiederum Wärme entsteht. In Deutschland sind es pro Jahr etwa 13 Milliarden Kilowattstunden. Momentan verpufft diese Abwärme meist ungenutzt. Im Hotspot der deutschen Rechenzentren, Frankfurt am Main, sind diese für etwa 20 Prozent des Strombedarfs der Stadt verantwortlich und haben längst den Flughafen als größten Stromfresser abgelöst. Ihre Abwärme würde rechnerisch ausreichen, um die gesamte Stadt mit Wärme zu versorgen.

In Schweden speisen Rechenzentren ihre Abwärme bereits in das Fernwärme-Netz ein. Geplant ist, dass damit bis 2035 ein Zehntel des Heizbedarfs der Hauptstadt Stockholm gedeckt wird. In der Schweizer Gemeinde Uitikon in der Nähe von Zürich heizt die Abwärme aus einem von IBM gebauten Rechenzentrum das Wasser eines lokalen Hallenbads schon seit mehr als zehn Jahren auf. In Deutschland finden sich solche Ansätze bislang eher vereinzelt: Das Start-up Cloud & Heat aus Dresden hat 2017 im Eurotheum-Hochhaus in Frankfurt ein wassergekühltes Rechenzentrum gebaut mit dessen Abwärme angrenzende Büroräume, Hotellerie und Gastronomie geheizt werden. Dem Start-up zufolge spare das Hochhaus dadurch rund 40.000 Euro für Heizenergie - in etwa der Verbrauch von 150 Niedrigenergiehäusern - sowie 30.000 Euro für die Kühlung. Auch der TÜV Nord in Hannover arbeitet bei der Kühlung von Servern innovativ: Diese werden nicht mit Klimaanlagen, sondern mit Freiluft gekühlt: "Wir sparen damit mehr als 450.000 Euro pro Jahr ein verglichen mit einer konventionellen Technologie", sagt Leroy Racette vom TÜV Nord. Und nicht nur Geld wird so gespart: Das System gewährleiste CO2-Einsparungen von bis zu 320 Tonnen pro Jahr.

Nicht immer hat "mehr Digitalisierung" einen positiven Effekt auf das Klima

Auch im Alltag kann die Digitalisierung zum Schonen des Klimas beitragen - etwa durch mehr Videokonferenzen statt Dienstreisen. Eine Stunde Videokonferenz produziert laut einer Studie des Umweltbundesamts so viel CO2 wie 260 Meter Autofahren. Auch werden die in Haushalten und Unternehmen genutzten Geräte immer energieeffizienter - etwa durch die europäische Regulierung zu Standby: Hatte ein durchschnittlicher PC vor einigen Jahren noch eine Leistungsaufnahme von bis zu hundert Watt, benötigen aktuelle Geräte oft nur noch 30 Watt, und Smartphones und Tablets nur etwa zwei bis vier Watt. Dennoch bedeutet das nicht, dass nicht immer mehr Strombedarf verursacht wird. Und nicht immer ist mehr Digitalisierung gleich ein positiver Effekt für das Klima: Wenn Haushaltsgeräte wie vernetzte Wasserkocher, Waschmaschinen oder "Alexa" rund um die Uhr empfangsbereit sind, kann die Stromrechnung schnell steigen.