CO2-Fußabdruck für Datenübertragung 15.09.2020, 07:02 Uhr

Studie: So wirkt sich Video-Streaming auf das Klima aus

Rechenzentren sind Datenumschlagplätze. Bislang war nicht genau bekannt, inwiefern sie Treibhausgase emittieren. Im Rahmen eines neuen Forschungsprojekts namens „Green Cloud-Computing“ haben Wissenschaftler des Öko-Instituts und des Fraunhofer IZM nun erste Ergebnisse dazu veröffentlicht.

Blick in Rechenzentrum

Wenn es nach dem Umweltbundesamt geht, sollen künftig auch Rechenzentren eine Berichtspflicht in Form eines Energieausweises auferlegt bekommen.

Foto: panthermedia.net/Sashkin7

Cloud- und Streaming-Dienste erleben hohe Zuwachsraten. Seit Beginn der Corona-Pandemie ist der Bedarf weiter gestiegen. Das Umweltbundesamt gibt an: Von Februar bis März 2020 habe sich die Nutzung von Streaming-Diensten und Cloud-Gaming um 30% erhöht. Am weltweit größten Internetknoten in Frankfurt am Main konnten Experten im März 2020 den Spitzenwert von 9,16 Terabit Datendurchsatz pro Sekunde messen. Das entspricht der Datenmenge von mehr als zwei Millionen HD-Videos – bei gleichzeitiger Übertragung. Wie sich Cloud-Dienste, zum Beispiel Video-Streaming oder Online-Datenspeicherung, auf das Klima auswirken, war mit Zahlen bisher nicht belastbar zu belegen. Alle vorliegenden Studien basierten auf Rechenmodellen und Annahmen. Das Umweltbundesamt wollte realitätsnähere Ergebnisse und reale Messdaten ermitteln und gab deshalb die Studie „Green Cloud-Computing“ in Auftrag.

„Momentan fliegen digitale Dienste noch unter dem Radar, während andere energieintensive Industrien zum Beispiel schon dem CO2-Emissionshandel unterliegen“, erklärt Jens Gröger, der die Studie für das Öko-Institut als Senior-Researcher geführt hat. „Bei jeder verbrauchten Glühlampe muss inzwischen die Energieeffizienz angegeben werden. Aber wie viel Energie verbraucht die Dekodierung einer Sprachnachricht an die Alexa-Sprachbox oder ein Mailpostfach in der Cloud?“ Die Forscher sind überzeugt, mit der Rechenmethode „Green Cloud-Computing“ künftig alle digitalen Dienstleistungen berechnen zu können.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Abteilungsleiter (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau, Lärmschutzbauwerke Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Korsch AG-Firmenlogo
Abteilungsleiter Forschung / Head of Research (m/w/d) Korsch AG
Stadtwerke Pinneberg GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur für den Bereich Fernwärmeerzeugung, Verteilung und Netzbetrieb (m/w/d) Stadtwerke Pinneberg GmbH
Pinneberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur oder Ingenieurin Landschaftspflege Planung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleitung (w/m/d) Straßen- und Landschaftsbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Fraunhofer-Gesellschaft e.V.-Firmenlogo
Architekt*in / Dipl.-Ingenieur*in - Vergabe von Bau- & Bauplanungsleistungen Fraunhofer-Gesellschaft e.V.
München Zum Job 
KEMNA BAU Andreae GmbH & Co.KG-Firmenlogo
Bauingenieur (m|w|d) Asphalttechnologie und Qualitätssicherung KEMNA BAU Andreae GmbH & Co.KG
Pinneberg Zum Job 
Stadtwerke Hamm GmbH-Firmenlogo
Teamleitung Netzdokumentation/ Vermessung (m/w/d) Stadtwerke Hamm GmbH
Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Rhein-Firmenlogo
Bauingenieurinnen / Bauingenieure (m/w/d) (FH/Bachelor) Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Rhein
AGCO GmbH-Firmenlogo
Technischer Assistent (m/w/d) der Werkleitung Traktor AGCO GmbH
Marktoberdorf Zum Job 
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung'-Firmenlogo
Technische Referentinnen / Technische Referenten (w/m/d) in den Fachrichtungen Versorgungstechnik, Energie- oder Elektrotechnik bzw. Nachrichtentechnik Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung'
HILTI Deutschland AG-Firmenlogo
Technischer Projektleiter Verankerungen (m/w/d) HILTI Deutschland AG
Kaufering nahe München oder Schaan (Lichtenstein) Zum Job 
HILTI Deutschland AG-Firmenlogo
Senior Software Engineer for development of innovative power tools (m/f/d) HILTI Deutschland AG
Kaufering nahe München Zum Job 
HILTI Deutschland AG-Firmenlogo
Embedded Software Architect - power tool operating system (m/f/d) HILTI Deutschland AG
Kaufering nahe München Zum Job 
Deutsches Patent- und Markenamt-Firmenlogo
Patentprüferin/Patentprüfer (w/m/div) Deutsches Patent- und Markenamt
München, Jena Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Senior Projektmanager*in (m/w/d) in Energieprojekten THOST Projektmanagement GmbH
Freiburg im Breisgau, Stuttgart, Karlsruhe, München, Mannheim Zum Job 
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY-Firmenlogo
Laboratory Technician (f/m/d) Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
Hamburg Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) im Dokumentenmanagement THOST Projektmanagement GmbH
Freiburg im Breisgau, Mannheim, München, Stuttgart Zum Job 
ZEISS-Firmenlogo
Projektingenieur im Innovationsmanagement (m/w/x) ZEISS
Oberkochen Zum Job 
Litens Automotive GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Safety and Environmental Advisor (m/w/d) Litens Automotive GmbH & Co. KG
Gelnhausen Zum Job 

Server in Rechenzentren emittieren am meisten CO2

Die Rechenmethode „Green Cloud-Computing“ basiert auf festen Bilanzierungsregeln. Deshalb sind sich die Wissenschaftler sicher, damit zuverlässig einen CO2-Fußadruck pro Serviceeinheit berechnen zu können. Für das Beispiel Videostreaming haben die Forscher alle Komponenten des Rechenzentrums beleuchtet: Server, Speichersysteme, Netzwerk und Infrastruktur. Dabei geht mit knapp 0,9 Gramm CO2-Äquivalente pro Stunde der höchste Emissionswert auf das Konto des Servers, gefolgt von der Infrastruktur und den Speichersystemen. Am wenigsten Emissionen trägt das Netzwerk bei. Zusammengerechnet ergibt sich für eine Stunde Videostreaming 1,45 Gramm CO2-Äquivalente pro Stunde, wobei die Datenrate des Videostreams mit zwei Gigabyte pro Stunde HD-Qualität entspricht. Im Vergleich dazu benötigen Online-Speicher für einen Terabyte Speicherplatz im Jahr 100 bis 150 Kilogramm CO2. Ein Büro-Arbeitsplatz in der Cloud kommt auf 59 Kilogramm im Jahr.

Die ersten Ergebnisse zeigen: Es kommt auf die Art der Datenübertragung an. Wer über einen Glasfaser-Anschluss ein HD-Video bis ins heimische Wohnzimmer streamt, belastet das Klima durch Nutzung des Rechenzentrums und der Datenübertragung mit lediglich zwei Gramm CO2 pro Stunde. Mit einem Kupferkabel sind es schon vier Gramm. Nutzt man für die Übertragung der Daten UMTS, also den 3G-Standard, liegt die Belastung bei 90 Gramm CO2 pro Stunde. Mit der Übertragungstechnik 5G werden nur rund fünf Gramm CO2 pro Stunde emittiert. Der Stromverbrauch des Endgeräts wird bei diesen Berechnungen nicht zusätzlich berücksichtigt.

Geringere Auflösung – weniger Datenvolumen und Emissionen

Die Studie hat auch das Datenvolumen für verschiedene Video-Auflösungen betrachtet. Wer auf seinem TV-Gerät mit Ultra-HD-Auflösung Videos schaut, benötigt sieben Gigabit (GB) pro Stunde. Das entspricht der zehnfachen Menge einer HD-Qualität – nämlich 700 MB pro Stunde. Man hat es also durchaus auch selbst in der Hand, die Emissionen zu verringern, indem man einen Film mit geringerer Auflösung anschaut. Auf Geräten mit eher kleinem Display macht sich der Unterschied in der Qualität ohnehin für das menschliche Auge kaum bemerkbar. Auf Webseiten mit Videos kann man zum Beispiel die Autoplay-Funktion standardmäßig auf „Aus“ stellen, um Daten und CO2 einzusparen.

„Klimaverträgliches Streaming ist möglich, wenn man es richtig anstellt und den richtigen Weg zur Datenübertragung wählt. Aus Umweltsicht ist es eine gute Idee, mehr öffentliche WLAN-Hotspots einzurichten, denn das ist klimafreundlicher als Streaming im Mobilfunknetz“, kommentiert Bundesumweltministerin Svenja Schulze die Erkenntnisse. „Mit den richtigen Übertragungswegen und effizienteren Rechenzentren wächst auch der Klima-Vorteil, den Home-Office und Videokonferenzen für den Klimaschutz haben können.“ Dirk Messer, Präsident des Umweltbundesamtes geht davon aus, dass die Datenmengen in den nächsten Jahren stetig wachsen. Schließlich ergäben sich immer mehr Einsatzgebiete wie vernetztes Fahren, größere Heimkinos und vermehrt Videokonferenzen. Er leitet für sich aus den ersten Ergebnissen folgende Schlussfolgerung ab: „Unsere Forschung zeigt, dass wir verstärkt in den Ausbau der Glasfasernetze investieren sollten. Aus Klimaschutzsicht ist auch die neue 5G-Übertragungstechnik vielversprechend.“

 

Mehr zum Thema Server:

Ein Beitrag von:

  • Nina Draese

    Nina Draese hat unter anderem für die dpa gearbeitet, die Presseabteilung von BMW, für die Autozeitung und den MAV-Verlag. Sie ist selbstständige Journalistin und gehört zum Team von Content Qualitäten. Ihre Themen: Automobil, Energie, Klima, KI, Technik, Umwelt.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.