Digitalisierung und Klimaschutz Mit digitalen Technologien den CO2-Ausstoß begrenzen?

Mit Digitaltechnik gegen den Klimawandel? Könnte durchaus funktionieren. Laut einer aktuellen Metastudie besteht für die Bundesrepublik Deutschland bis 2030 ein CO2-Minderungspotenzial von 37 Prozent. Allerdings muss die Digitalwirtschaft selbst noch energieeffizienter werden.

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Über mehrere Jahre hinweg will die EU ihre Mitgliedsländer dabei unterstützen, die Wirtschaft nach der Corona-Pandemie wieder flott zu machen. Es gehe dabei nicht um Milliarden, sondern um Billionen verkündete Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen. Wirtschaftskommissar Paolo Gentiloni wurde noch konkreter: Satte 1,5 Billionen Euro seien nötig - mindestens. Normalerweise hört die Freundschaft beim Geld auf. Anders bei der von Fliehkräften geplagten EU, die der "Zaster" aus Brüssel wieder zusammenschweißen soll.

Auch über der deutschen Wirtschaft soll angesichts der zu erwartenden scharfen Rezession das Füllhorn ausgeschüttet werden. Das kann natürlich nicht jedem gefallen. So sprechen sich die die ifo-Forscher Klaus Gründler und Niklas Potrafke in einem Bericht für die (arbeitgebernahe) Initiative Neue Soziale Marktwirtschaft.dafür aus, nach Beendigung der Coronakrise wieder auf die Schuldenbremse zu treten. „Die expansive Politik ist gegenwärtig unbestritten. Nach Überstehen der Krise muss die Neuverschuldung allerdings zurückgefahren und die Schuldenbremse eingehalten werden.“

Zunächst aber ist erst einmal ein anderer zurück, der "Meister", wie ihn der britische Wirtschaftswissenschaftler Robert Skidelsky nannte: John Maynard Keynes, "Godfather" der modernen Konjunkturtheorie und Erfinder des sogenannten Deficit Spending. Doch wie beim Beton kommt es beim angekündigten Geldsegen darauf an, was man daraus macht.

BITMi fordert: Digitalprämie statt Abwrackprämie

Der Bundesverband IT-Mittelstand e.V. hat dazu ziemlich klare Vorstellungen. „Zum Anschub der Wirtschaft brauchen wir nun keine weitere Abwrackprämie für Autos. Vielmehr fordern wir eine Digitalprämie“, betont der BITMi-Vorstand einstimmig.

Mit einer Digitalprämie sollten Investitionen bis zu 100.000 Euro einen 20-Prozent-Zuschuss erhalten, wenn sie zur digitalen Transformation eines Unternehmens beitragen. Dies können beispielsweise eine neue Software und Hardware oder die Weiterbildung von Mitarbeitern sein. Es sei sinnvoller, Subventionen bei Investitionen in die Zukunft zu vergeben, statt bei Investitionen in die Neuanschaffung eines Automobils, so der BITMi Vorstand.

"Es ist nicht nachvollziehbar, weshalb nun wieder eine Unterstützung als Abwrackprämie für eine einzelne Branche diskutiert wird, die mit stagnierender Tendenz inzwischen weniger Arbeitsplätze als die wachsende Digitalwirtschaft stellt und zuletzt nicht mit Zukunftsprojekten geglänzt hat.“, ergänzt BITMi Präsident Dr. Oliver Grün.

Die Digitalwirtschaft ist aber nicht nur "Jobmaschine", sondern könnte auch beim Klimaschutz eine zentrale Rolle spielen, ist man beim Digitalverband Bitkom überzeugt. Allerdings sei digitaler Klimaschutz kein Selbstläufer, sondern müsse von den Unternehmen aktiv betrieben und von der Politik gezielt flankiert werden.

Bitkom-Studie untersucht die direkten und indirekten Effekte der Digitalisierung

Der Bitkom hat zu diesem eine gemeinsam mit dem Borderstep Institut und der Universität Zürich, Kurzstudie "Klimaschutz durch digitale Technologien – Chancen und Risiken" veröffentlicht. Im dieser Studie haben die Forschungspartner die direkten und indirekten Auswirkungen der Digitalisierung auf den Klimaschutz untersucht.

Ziel der sei, so der Bitkom, konkrete Handlungsfelder zu identifizieren: In welchen Bereichen besitzt die Digitalisierung besonders große Potentiale für den Klimaschutz und wie können sie genutzt werden? Und welche klimaschädlichen Wirkungen können von digitalen Technologien ausgehen und wie lassen sie sich reduzieren?

„Auch in der Corona-Krise dürfen wir den Kampf gegen den Klimawandel nicht vergessen. Klimaschutz und Digitalisierung sind die größten Herausforderungen unserer Zeit. Sie müssen zusammen gedacht und zusammen entwickelt werden. Beim Klimaschutz müssen wir digitale Lösungen ins Zentrum rücken – und bei der Digitalisierung Fragen der Klima- und Ressourcenschonung“, sagt Bitkom-Präsident Achim Berg. „Je mehr wir über den Zusammenhang von CO2-Ausstoß und Digitalisierung wissen, desto besser können wir die enormen Potenziale digitaler Technologien für den Kampf gegen den Klimawandel nutzen.“

Die Bitkom-Studie untersucht die direkten und indirekten Effekte der Digitalisierung für den Klimaschutz. Dabei wurden von digitalen Infrastrukturen wie Rechenzentren und Telekommunikationsnetzen bis hin zu Endgeräten in Privathaushalten und Unternehmen die Einsatzszenarien in ihrer gesamten Breite betrachtet. Nachfolgend ein Überblick über die Ergebnisse:

• Treibhausgas-Emissionen: Laut Studie sind 1,8 bis 3,2 Prozent der globalen Emissionen von Treibhausgasen auf Herstellung und Betrieb digitaler Geräte und Infrastrukturen zurückzuführen. Dabei entfallen auf Rechenzentren und Kommunikationsnetze jeweils rund 15 Prozent und auf die Hardware bzw. die Endgeräte etwa 70 Prozent. Insgesamt wird aus Sicht der Studienautoren eine Größenordnung der weltweiten Emissionen von Treibhausgasen der Hardware im ITK-Bereich und in der Unterhaltungselektronik von etwa 900 bis 1100 Megatonnen CO2-Äquivalent im Jahr 2020 als plausibel angesehen. Auf Rechenzentren und Netze gehen nach dieser Berechnung jeweils etwa 200 bis 250 Megatonnen CO2-Äquivalent im Jahr 2020 zurück. Ob die Emissionen aufgrund wachsender digitaler Infrastrukturen und weiter ansteigender Ausstattung von privaten Haushalten und Unternehmen mit digitalen Geräten künftig weiter zunehmen, hängt maßgeblich vom Energiemix in den nationalen Stromnetzen ab.

• Globale Potenziale: Durch digitale Technologen können bis zu 20 Prozent der globalen Treibhausgas-Emissionen eingespart werden – die wissenschaftlichen Szenarien hierzu gehen allerdings auseinander. Die größten Klimapotenziale der Digitalisierung liegen in den Sektoren Energie (Elektrizität und Wärme), Gebäude sowie Mobilität und Transport. Auch in der Landwirtschaft und der Industrie lassen sich durch eine konsequente Digitalisierung die Treibhausgas-Emission massiv reduzieren.

• Potenziale in Deutschland: Mithilfe digitaler Technologien und Lösungen kann in Deutschland im Jahr 2030 der Ausstoß von bis zu 290 Megatonnen CO2-Äquivalent vermieden werden – das würde etwa 37 Prozent der prognostizierten Treibhausgas-Emissionen des Jahres 2030 entsprechen. Die Potenziale sind in Deutschland fast doppelt so groß wie im globalen Durchschnitt und liegen hierzulande vor allem in der Industrieproduktion und im Gebäudesektor, gefolgt vom Transport- und Energiesektor.

Bitkom-Präsident Achim Berg betont: „Seit Jahrzehnten wird die Versöhnung von Ökonomie und Ökologie postuliert. Die Digitalisierung gibt uns nun die Instrumente, um Wirtschaftswachstum und Umweltschutz endlich zusammenzuführen.

Der ökologische Nutzen der Digitalisierung

Auch das World Economic Forum prognostiziert in einem Report zur digitalen Transformation der Industrie Vorteile, die über rein wirtschaftliche Aspekte hinausgehen: „Die Digitalisierung könnte der Gesellschaft einen Nutzen bringen, der dem für die Industrie geschaffenen Wert entspricht oder diesen sogar übertrifft.“

Die Möglichkeiten sind vielfältig: So kann auf betrieblicher Ebene das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) dazu beitragen, die Kosten für Heizung, Lüftung und Klimatisierung in Büroräumen zu senken. Intelligente Sensoren helfen dabei, das Klima in Gebäuden zu verbessern und machen sie so zu Smart Buildings.

Energieversorgung

Smarter Grid – das Stromnetz wird intelligent

In Geschäften und Lagerhallen kann IoT-Technologie die Temperatursteuerung in Kühlgeräten übernehmen und so die Effizienz erhöhen. In Fabriken lassen sich Sensoren in ältere Produktionsanlagen integrieren, um den Betrieb intelligent zu optimieren und mögliche Fehler vorherzusagen. Diese vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) führt zu enormen Einsparungen und verringert Ausfallzeiten der Produktionslinie.

Sind Verkehrsampeln im Internet der Dinge vernetzt, lässt sich der Verkehrsfluss in Städten mithilfe von Big-Data-Tools analysieren. Dies trägt dazu bei, die Wartezeit vor einer Ampel – und damit Motorleerlauf und unnötige Emissionen – zu reduzieren.

Ähnlich verhält es sich bei der Optimierung lokaler und nationaler Infrastrukturen. Intelligente Messungen des Stromnetzes gleichen Angebot und Nachfrage besser ab und helfen, Leitungsverluste zu vermeiden. So können IT-gesteuerte Stromnetze (Smart Grids) laut GeSI bis 2030 potenziell 6,3 Milliarden MWh Strom einsparen und die globalen Emissionen um 1,8 Gigatonnen Kohlendioxidäquivalente (CO2e) senken.

„Ob zu Hause oder unterwegs, im Klassenzimmer oder in der U-Bahn, in Krankenhäusern, Arztpraxen oder am Flughafen – in allen Bereichen zeigt sich: Die Digitalisierung kann nicht nur ökonomische, sondern auch ökologische Nachhaltigkeit mit sich bringen“, betont Walter Haas, CTO von Huawei Deutschland. Huawei ist mit Global e-Sustainability Initiative (GeSI), der zahlreiche internationale Unternehmen und Organisationen aus den Bereichen Telekommunikation, IoT und Elektronik angehören - darunter AT&T, Dell, die Deutsche Telekom, das Green Electronics Council Samsung, Swisscom, Verizon und ZTE.

Energieverschwender Rechenzentrum

Ob Netflix, Amazon, Youtube oder jetzt Disney – Milliarden Menschen weltweit streamen täglich Videos, Serien und Filme von Onlineplattformen. Parallel surfen sie im Netz, shoppen online, chatten in sozialen Medien und verschicken unzählige E-Mails pro Tag. Kein Wunder, dass die Menge an täglich generierten Daten weltweit unaufhaltsam wächst.

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Künstliche Intelligenz muss energieeffizienter werden

Auch mit der zunehmenden Verbreitung des Internets der Dinge und der künstlichen Intelligenz (KI) steigt die Datenflut weiter an. Zu den weltweit fast vier Milliarden Smartphones, die im Jahr 2020 das mobile Internet nutzen werden, kommen je nach Prognose 20, 30 oder gar 40 Milliarden vernetzte IoT-Geräte, Maschinen und Fahrzeuge. Diese kommunizieren untereinander, mit Cloudanwendungen oder direkt mit den Nutzern.

das schnelles Datenwachstum erfordert aber unweigerlich eine größere Speicherkapazität – und damit geht ein höherer Energiebedarf einher. 2025 könnten Rechenzentren auf der ganzen Welt für ein Fünftel des globalen Stromverbrauchs verantwortlich sein – mit entsprechend negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Allein in Deutschland lag der Strombedarf der Rechenzentren bei zuletzt mehr als zwölf Milliarden Kilowattstunden pro Jahr, wobei davor auszugehen ist, dass der Energiebedarf in den kommenden Jahren weiter kräftig ansteigen wird.

Abwärme von Rechenzentren ins Nahwärmenetz einspeisen

Problem: Die Abwärme der Rechenzentren wird noch zu oft ungenutzt an die Umgebung abgegeben. "Die bevorstehende Abschaltung der Kohlekraftwerke bewirkt ein deutliches Defizit in der Fernwärmeversorgung, das es auszugleichen gilt. Industrielle Abwärme insbesondere von Rechenzentren ist dafür ideal geeignet“, so der Bitkom-Präsident Berg.

Zu einem ähnlichen Ergebnis kam ein Konsortium aus Forschung, Industrie und Wirtschaft unter der Leitung des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) der Universität Stuttgart, das untersucht hat, wie man Rechenzentren nachhaltiger machen kann. Im Da Rechenzentren jedes Kilowatt an verbrauchtem Strom als Wärme wieder in die Umwelt abgeben, kommt der Nutzung der Abwärme auf dem Weg zum nachhaltigen Rechenzentrum eine Schlüsselrolle zu. Diese sollte, so die Empfehlung der Forschenden, verstärkt in die kommunale Wärmeplanung integriert werden, zum Beispiel zur Bereitstellung von CO2-neutraler Abwärme für Nahwärmenetze.

Auch die Wahl des Standorts kann dazu beitragen, Rechenzentren umweltfreundlicher zu machen: Geeignet seien Regionen mit vergleichsweise niedrigen Durchschnittstemperaturen, da dort der Energiebedarf für Kühlung geringer ist – also eher Alb statt Rheingraben. Sehr wichtig sei es, Rechenzentren zu konsolidieren, da sich die höheren Investitionen für energieeffiziente Ausrüstung und Abwärmenutzung bei größeren Rechenzentren eher amortisieren. Folglich sei es sinnvoll, die Firmen zu motivieren, in landesweiten Strukturen zu denken und für das Rechenzentrum auch Standorte abseits des Firmensitzes in Betracht zu ziehen.

Nicht zuletzt sei auch der Ausbau erneuerbarer Energien nötig. „Die Digitalisierung wird umso nachhaltiger und umweltschonender, je mehr sie über regenerativ erzeugten Strom versorgt wird“, so Bitkom-Präsident Berg.

Cloudbetreiber nutzt regenerative Energien

Dieses Themas hat sich unter anderem die Firma Windcloud angenommen. Das nordfriesische Unternehmen betreibt CO2-neutrale Rechenzentren in ehemaligen Nato-Bunkern und nutzt ausschließlich grüne Energie aus lokalen regenerativen Quellen, vor allem aus den heimischen Windparks, aber auch aus Photovoltaik, Wasserkraft und Biogas.

Kleine und mittelgroße Unternehmen sowie Rechenzentren können hier ihre Daten klimaneutral und sicher speichern. „Wir stellen fest, dass das Bewusstsein für nachhaltige Digitalisierung steigt“, sagt Geschäftsführer Thomas Reimers. „Waren unsere Kunden zunächst überwiegend NGOs und Vereine sowie Unternehmen, die sich selbst auf umweltfreundliche Technologien spezialisiert haben, konnten wir 2019 unseren Kundenkreis deutlich öffnen.“

So setzen immer mehr Institutionen der öffentlichen Hand, z.B. Versorgungsunternehmen, auf die Produkte von Windcloud. Sie können aus der gesamten Bandbreite der Datenspeicherung wählen: von Colocation-Lösungen in nahezu jeder Größenordnung bis hin zu Multi-Bunker-Konzepten mit mehreren dedizierten Brandabschnitten.

Besonders beliebt ist die Managed Nextcloud als nachhaltige und sichere Alternative zu Diensten wie Dropbox oder Onedrive. Sie wird im deutschen Rechenzentrum gehostet und adressiert damit auch Anwender, für die Rechtssicherheit und Datenschutz essentiell sind, beispielsweise Ärzte oder Anwälte.

Wärme aus Rechenzentren

Nachhaltige Digitalisierung dient auch dem Klimaschutz

Die Zukunft des Data Center ist CO2-absorbierend

Neben der Energieversorgung ist auch die Nutzung der Abwärme ein Merkmal, das Windcloud von anderen Rechenzentren unterscheidet. Hier sollen Kooperationen mit Industrieunternehmen weiter ausgebaut werden, beispielsweise das Algenfarming. Algen sind ein attraktives Wirtschaftsgut, ob in der Kosmetik oder als Lebensmittel. Außerdem absorbieren Algen das CO2 aus ihrer Umgebung, so dass das Rechenzentrum durch diese Kooperation im laufenden Betrieb CO2 abbauen kann. Auch Partnerschaften im Bereich Indoor-Farming und Fischzucht sind in Planung.

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