Stromfresser Internet: Was unser Digitalkonsum an Energie kostet

Wer online surft, verbraucht viel Strom – und zwar nicht nur, weil irgendwann der Akku des Smartphones leer ist. Mobilfunkantennen leiten die Internet-Anfragen weiter, mehrere Rechenzentren verarbeiten sie. All das geht nicht ohne Energie. So ist es kein Wunder, dass die meisten Menschen den Ressourcenverbrauch ihres digitalen Handelns unterschätzen. Die Umweltorganisation Greenpeace rechnet vor: Wäre die digitale Welt ein Land, dann würde sie beim Stromverbrauch mit einem Anteil von acht bis zehn Prozent an sechster Stelle stehen.

Die französische Non-Profit-Organisation The Shift Project schätzt, dass der gesamte Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) etwa 3,7 Prozent aller Treibhausgasemissionen weltweit verursacht und damit mehr als doppelt so viel wie die zivile Luftfahrt. 47 Milliarden Kilowattstunden Strom verbrauchen inzwischen allein in Deutschland Computer, elektronische Geräte wie Mobiltelefone, Tablets, Fernseher sowie die für den Einzelnen kaum sichtbaren Kommunikationsnetze und Rechenzentren. Auf sie entfielen 2017 bundesweit rund 13,2 Milliarden Kilowattstunden – damit verbrauchten sie ähnlich viel wie die Stadt Berlin.

53 000 Rechenzentren zählten die Statistiker damals in Deutschland. Besonders viele davon gibt es in Frankfurt am Main, allein schon weil dort der Deutsche Commercial Internet Exchange (Decix) seinen Sitz hat: ein Internetknoten, über den besonders viele Daten laufen. Die Rechenzentren verbrauchen jüngsten Zahlen zufolge 20 Prozent des Stroms in der Stadt und haben damit bereits den Frankfurter Flughafen überholt.

Dabei ist der Energieverbrauch das eine. Da die Server sich bei ihrem Betrieb erhitzen, müssen Betreiber sie kontinuierlich kühlen. Dabei entsteht wiederum Wärme, die momentan jedoch ungenutzt verpufft. Darauf weisen das Netzwerk energieeffizienter Rechenzentren (NeRZ) und der Verband der Internetwirtschaft Eco hin. Wie es besser geht, zeigt Schweden. Dort gibt es bereits 30 Rechenzentren, die ihre Abwärme in das Fernwärmenetz einspeisen. Bis 2035 soll diese Abwärme sogar ein Zehntel des Heizbedarfs von Stockholm decken.

In Deutschland hingegen sind Rechenzentren, die die Abwärme weitergeben, noch die Ausnahme. Das Start-up Cloud & Heat aus Dresden hat zum Beispiel im Eurotheum in Frankfurt am Main, in dem früher die EZB saß, auf zwei Etagen ein Rechenzentrum eingerichtet: Seine Abwärme wird direkt für die Büroräume und Hotellerie im Hochhaus genutzt. Dadurch spart das Hochhaus dem Start-up zufolge jährlich rund 40 000 Euro für Heizenergie, was dem Verbrauch von 150 Niedrigenergiehäusern entspricht.

Rechenzentrumsbetreiber sehen nicht, wie sie die Wärme nutzen können

Das Potential ist durchaus bekannt: Bei einer Umfrage des NeRZ gab die Hälfte der befragten Rechenzentrumsbetreiber an, dass eine Nutzung der Abwärme „mittlere bis sehr hohe Einsparpotenziale“ berge. Ganze Wohnblocks ließen sich auf diese Weise beheizen. Mehr als die Hälfte der befragten Betreiber sehe jedoch nicht, wie sie das Verfahren wirtschaftlich nutzen könnten

Das Bundeswirtschaftsministerium fördert zwar die Kosten für Effizienzverbesserungen von Unternehmen zu 30 bis 40 Prozent. Das eigentliche Problem der Betreiber seien jedoch nicht die Investitionskosten, sagt Ralph Hintemann, leitender Forscher am Borderstep Institut. Vielmehr scheuten sie die hohen laufenden Kosten. Im internationalen Vergleich sind die Strompreise in Deutschland hoch, weshalb andere europäische Länder für die Rechenzentrumsbetreiber sowieso attraktiver sind.

Dazu kommt, dass die allermeisten Rechenzentren in Deutschland noch mit Luft gekühlt werden. Im Vergleich zu einer neuen Methode mit Wasser ist diese Kühlung ineffizienter. Um die Abwärme überhaupt nutzen zu können, müsste eine Wärmepumpe die Luft weiter erhitzen. „Da Strom für Wärmepumpen mit der EEG-Umlage belegt ist, lohnt sich das für die Betreiber nicht“, sagt Béla Waldhauser, Vorstandschef des Betreibers Telehouse, einem der größten der Branche. Rechenzentren sollten seiner Meinung nach von der Umlage befreit werden. Das fordert auch der Digitalverband Bitkom.

Energieversorger hätten oft kein Interesse, die Wärme weiterzugeben

Oft fehlten den Rechenzentrumsbetreibern zudem geeignete Abnehmer für die Abwärme. Hier sollten sich die Kommunen mehr engagieren, findet Waldhauser. „Bei Neubaugebieten muss Nachhaltigkeit von Anfang an mitgedacht werden“, sagt er. „Es kann zum Beispiel um Rechenzentren herumgebaut werden.“ Daneben hätten die meisten Energieversorger kein Interesse daran, Rechenzentren Abwärme abzunehmen, da sie selbst Wärme verkaufen.

Dieter Janecek, Bundestagsabgeordneter der Grünen und Obmann im Digitalausschuss, fordert daher, Energieversorger in die Pflicht zu nehmen. Rechenzentren müssten außerdem dazu angehalten werden, ihren Strom zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien zu decken und neueste Technik wie die Wasserkühlung einzusetzen. Letztlich könne die Bundesregierung aber nicht überall regulierend eingreifen. „Eine höhere Besteuerung von CO2 bleibt die wichtigste Forderung“, sagt Janecek.

Auch auf Ebene der Bundesländer ist die Energieeffizienz von Rechenzentren ein Thema. Bei der 92. Umweltministerkonferenz im Mai beschlossen die Länder eine Green-IT-Initiative zu entwickeln. Die Abwärmenutzung soll dabei ein zentrales Handlungsfeld sein. Green IT geht allerdings noch weiter. So soll der öffentliche Sektor zum Beispiel künftig auf Nachhaltigkeit achten, wenn er Hard- und Software kauft und er soll Videokonferenzen Dienstreisen möglichst vorziehen. Nach Angaben des Bundesumweltministeriums ist jedoch nicht damit zu rechnen, dass die Initiative vor Mai 2020 steht.

Derweil wird der digitale Konsum und damit der Stromverbrauch wohl weiter zunehmen – etwa durch datenintensive Anwendungen wie das Internet der Dinge oder den neuen Mobilfunkstandard 5G. Allein schon beim Training einer Künstlichen Intelligenz (KI) zur Spracherkennung fällt fünfmal so viel CO2 an, wie ein Auto während seiner gesamten Lebensdauer ausstößt. Das haben Forscher der University of Massachusetts berechnet. Gleichzeitig arbeiten Experten aber ausgerechnet mit Hilfe von KI daran, die Energieeffizienz zu erhöhen und schneller auf erneuerbare Energien umzusteigen. Auch die Abwärme von Rechenzentren könnte dadurch noch besser genutzt werden.

Wie viel Strom wir im Einzelnen verbrauchen

Filme streamen

80 Prozent des weltweiten Datenverkehrs im Internet fallen laut The Shift Project auf das Streaming von Videos. 2018 seien dadurch ungefähr so viel CO2-Emissionen ausgestoßen worden wie in ganz Spanien. 45 Prozent verursachten dabei die Produzenten, 55 Prozent die Verbraucher. Wer ein nur zehnminütiges Youtube-Video schaut, verbrauche ähnlich viel Energie, als würde man fünf Minuten lang einen elektrischen 2000-Watt-Ofen im Hochbetrieb laufen lassen oder fünf Stunden lang ununterbrochen E-Mails mit angehängten Dateien verschicken. Berichten zufolge könnte Videostreaming dennoch energiesparender sein, als eine DVD zu schauen. Schließlich müsste der Datenträger hergestellt werden und der Zuschauer müsste die DVD zunächst beschaffen, also beispielsweise mit dem Auto zu einer Videothek fahren.

Die Zahl der Videos, die Menschen heute täglich weltweit konsumieren, hat jedoch auch extrem zugenommen. Dabei verbrauchen sie umso mehr Daten, je höher die Videos aufgelöst sind. Dieter Janecek von den Grünen sieht politischen Handlungsbedarf: „Anbieter wie Youtube sollten dazu verpflichtet werden, ihre Filme nicht in der höchstmöglichen, sondern einer niedrigeren Auflösung zu zeigen.“

Smart Home

Die Zahl digital vernetzter Geräte in Freizeit und Haushalt wächst stetig. Bis 2025 könnte es rund 1,7 Milliarden vernetzte Haushaltsgeräte in Europa geben, prognostiziert das Borderstep Institut. „Europaweit kann sich dieser Mehrverbrauch langfristig auf 70 Terawattstunden pro Jahr summieren. Das entspricht dem jährlichen Stromverbrauch aller privaten Haushalte Italiens“, heißt es in einer Studie des Instituts von 2018.

An anderer Stelle könnten vernetzte Geräte durchaus zunächst zu Einsparungen beitragen: So regeln zum Beispiel vernetzte Heizkörperthermostate nach Bedarf die Heizung automatisch hoch und runter. Ralph Hintemann vom Borderstep Institut sieht hier ein Einsparpotenzial von 25 bis 30 Prozent. Jedes Jahr könnten in einer Wohnung durch die Optimierung, so seine Schätzung, 2000 Kilowattstunden eingespart werden.

Wenn allerdings Haushaltsgeräte wie vernetzte Wasserkocher oder Waschmaschinen rund um die Uhr empfangsbereit seien, um auf Sprachbefehle und Signale anderer Geräte reagieren zu können, dann lasse das die Stromrechnung schon mal um bis zu 100 Euro im Jahr ansteigen.

Bei einer vernetzten Glühbirne könne es zur verrückten Situation kommen, dass mehr Energie für ihre Vernetzung anfällt als für das Licht, das sie erzeugt, so Hintemann. Die Einsparungen durch Smart Home amortisieren sich deshalb heute noch meistens. Oder aber sie hielten sich sowieso in Grenzen. „Wenn jemand unterwegs merkt, dass er oder sie den Ofen angelassen hat und ihn dann von unterwegs ausschaltet, ist das natürlich auch aus energetischer Sicht sinnvoll“, sagt Hintemann. „Aber wie häufig passiert das?“

Neben den bislang schon gebrauchten Haushaltsgeräten, kämen bei Smart Home zudem häufig neue Gadgets hinzu, wie vernetzte Alarmanlagen oder Dimmer.

Kryptowährung Bitcoin

Mit Hilfe von Kryptowährungen lassen sich Finanztransaktionen über das Blockchain-Prinzip sicher und schnell abwickeln. Die Rechenprozesse, die dafür nötig werden, sind jedoch aufwändig und verbrauchen viel Energie. Wie hoch der Stromverbrauch der Kryptowährung Bitcoin ist, schwankt je nach Schätzung. Mitte Juni dieses Jahres bezifferte ein interdisziplinäres Forschungsteam an der Technischen Universität München den jährlichen Stromverbrauch von Bitcoin für November 2018 auf mindestens 45,8 Terawattstunden Strom im Jahr.

Jährlich würden dabei rund 22 Megatonnen Kohlendioxid freigesetzt, so die Forscher. Der CO2-Fußabdruck der Kryptowährung gleiche deshalb dem von Hamburg und Las Vegas. Eine täglich aktualisierte Statistik zum Energieverbrauch von Bitcoin liefern Forscher der Universität Cambridge. Laut der aktuellen Schätzung liegt der Jahresverbrauch durch die Rechenprozesse und die anschließenden Transaktionen bei knapp 70,3 Terawattstunden Strom im Jahr und ist damit bereits größer als der von Kolumbien, Österreich oder der Schweiz.

Smartphone

Um elf Prozent wächst jedes Jahr die Zahl der Smartphones weltweit, so steht es im aktuellen Bericht von The Shift Project. Die Nutzung neuer Features verbraucht zudem ständig mehr Energie. Die Bilanz der Mobilgeräte hat sich in den letzten Jahren kaum gebessert, obwohl sie immer leistungsfähiger sind. Denn gleichzeitig nutzen Verbraucher sie heute viel mehr als früher. Eine Umfrage der Landesmedienanstalten ergab vor Kurzem, dass Jugendliche zwischen 14 und 19 Jahren Videos lieber auf dem Smartphone als auf dem Fernseher schauten.

So ist die Batteriekapazität der Smartphones in den vergangenen fünf Jahren um die Hälfte gewachsen, Nutzer laden ihre Handys deswegen aber nicht seltener auf. Experten bezeichnen das als Rebound-Effekt. Besonders viel Energie verbrauchen Smartphonenutzer, wenn sie unterwegs über das Funknetz Fotos bei Instagram hochladen, E-Mails verschicken oder bei Spotify Musik streamen. Denn anders als bei einer drahtlosen Internetverbindung oder beim Internetzugriff über eine Kabelverbindung müssen die mobilen Daten zunächst an einen Mobilfunkmast gesendet werden, bevor sie ins Internet weitergeleitet werden.

Kritisch ist aus Sicht von Experten zudem, dass viele Nutzer ihre Smartphones in kurzen Zeitabständen durch ein neues Modell ersetzen. So rät das Umweltbundesamt (UBA) zwar dazu, möglichst energieeffiziente Modelle zu erwerben, da jedoch bei der Herstellung der Geräte seltene Erden und sehr viel Strom, viel mehr als bei ihrer Nutzung, zum Einsatz kommen, sei es oft nicht sinnvoll, Geräte durch energieeffizientere, neue Modelle zu ersetzen. Jens Gröger, Forscher vom Öko-Institut, empfiehlt umweltbewussten Verbrauchern deshalb auch, auf Neuanschaffungen zu verzichten. Wer zu einem neuen 4K- oder 8K-Smartphone greift, kann sich sogar sicher sein, seinen Daten- und damit Energieverbrauch zu steigern. Dabei sei die hohe Auflösung gegenüber herkömmlichen Geräten kaum sichtbar, findet Dieter Janecek von den Grünen.

Autonom fahrende Autos

Laut aktuellen Berechnungen benötigt ein vollautonom fahrendes Auto heute noch so viel Energie, dass es sich im Massenmarkt kaum realisieren ließe, meint Ralph Hintemann, Forscher am Borderstep Institut. Kameras und Laser sind Energiefresser, für das Kartenmaterial in 3D-Qualität braucht es zudem viele Daten.

Ob weiterentwickelte autonome Fahrzeuge in Zukunft aber dazu beitragen, Energie einzusparen, ist Hintemann zufolge noch kaum absehbar. So könnte man zwar annehmen, es brauche dann weniger Autos, da diese automatisch zu verschiedenen Nutzern fahren könnten. Es könnte jedoch auch sein, dass dann auch mehr Menschen das Auto nutzten, beispielsweise Personen ohne Führerschein. Für Hintemann sind daher die politischen Rahmenbedingungen entscheidend, parallel müssten beispielsweise öffentliche Verkehrsmittel attraktiv sein.

Die Erwartung, dass Digitalisierung automatisch zu mehr Nachhaltigkeit führe, habe sich in der Vergangenheit oft nicht bestätigt, so Hintemann. Auch vernetzte Autos tragen zunächst einmal zu mehr Datenverkehr und damit einem höheren Stromverbrauch bei. „Ein Connected Car erzeugt heute drei bis fünf Gigabyte Daten pro Sekunde“, sagt Béla Waldhauser, CEO von Telehouse. „Was passiert erst, wenn drei Millionen solcher Autos auf Deutschlands Autobahnen fahren?“

Anna Parrisius

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