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Energie Einsparung

Nicht nur aus Ökologischer-, sondern auch aus Ökonomischer Sicht ist Energie Einsparung sehr wichtig. Der Energieverbrauch eines Systems hängt von sehr vielen Faktoren ab und kann nicht pauschal bestimmt werden. Grade Anwendungsintensive Prozesse bei der die Hardware sehr beansprucht wird, haben eine erhöhte Energieaufnahme, die i.d.R. vom „normalen“ Richtwert abweichen kann. Nur weil ein System eine hohe Spannungsaufnahme hat, heißt dies nicht das auch Diese Spannung dauerhaft verbraucht wird. Durch richtige Energie- Hard- & Softwareeinstellung der Systeme lässt sich Ihr Energieverbrauch erheblich senken und kosten sparen. Zudem gibt es interessante Möglichkeiten z.B. die Abwärme Ihrer laufenden Systeme in ein Umluft-Klimasystem einzuspeisen.
  • Energiesparende Hardware Anschaffungen
  • Optimierung Hard- und Software gesteuerte Energieeinsparung
  • Energieverbrauchs- und Einspeisungszähler
  • Heizen mit Abwärme von Systemen

Begriffserklärung „Green IT“ ;

Unter Green IT (seltener auch Green ICT) versteht man Bestrebungen, die Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologie (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).

Ein weiterer Aspekt von Green IT ist die Energieeinsparung durch den Einsatz von Informationstechnologie (IT), wenn beispielsweise Dienstreisen durch Videokonferenzen ersetzt werden (Green durch IT).

Private Nutzung
Privathaushalte waren in Deutschland 2007 für ungefähr 60 Prozent des Stromverbrauchs der IKT verantwortlich, insgesamt 33 Terawattstunden. Davon entfallen 11,2 TWh auf Computer selber (inklusive Peripherie). Den größten Anteil haben Fernseher mit 15,8 TWh.

Verbraucher können durch ihr Einkaufsverhalten nicht nur kurzfristig Kosten und Energie einsparen, sondern auch die weitere Entwicklung von noch effizienteren Geräten begünstigen. Auch der alltägliche Umgang mit diesen Geräten ist noch verbesserungswürdig. So geht nach wie vor viel Energie unnötig verloren, da Geräte über Nacht, am Wochenende oder im Urlaub nicht ausgeschaltet, sondern auf Standby belassen werden. Während der Nutzungszeit sorgt die Standby-Funktion dafür, dass der Energiebedarf automatisch gedrosselt wird, wenn das Gerät – z. B. ein Drucker, Kopierer oder Faxgerät – gerade keinen Auftrag erhält und sich daher „selbst in Tiefschlaf versetzt“. Allerdings kann immer noch eine nicht unerhebliche Menge an Energie gespart werden, wenn das Gerät vollständig vom Strom getrennt wird, sobald es nicht mehr ständig benötigt wird. Als Beispiel sei ein Drucker genannt, der im Betrieb (also beim Drucken) 20 Watt und im Bereitschaftsmodus (also wenn er auf Daten zum Drucken wartet) immerhin noch 6 Watt konsumiert. Selbst im völlig ausgeschalteten Zustand werden noch 4 Watt verbraucht.

Bei Privatanwendern wird über ein Viertel (28 %) des jährlichen Gesamtstromverbrauchs der IT durch den Stand-By-Modus erzeugt, insgesamt 9.462.000.000 kWh, auch hier haben Fernseher mit 3.714.000.000 kWh den größten Anteil.

Gewerbliche Nutzung;
Rechenzentren
Der größte Teil des Stromverbrauchs der IKT wird in der gewerblichen Nutzung von Rechenzentren und Servern erzeugt. Sie verbrauchten 2008 in Deutschland 10,1 Terawattstunden Strom, 1,8 Prozent des deutschen Gesamtverbrauchs, und erzeugten damit ungefähr 1,1 Milliarden Euro Kosten. Die Energiedichte der Zentren und damit auch ihr Kühlungsbedarf steigen stetig an. Studien prognostizieren für Deutschland einen steigenden Strombedarf von bis zu 50 % bis 2013 und identifizieren große Einsparpotentiale durch den Einsatz von Green IT (Stand 2008).

Dabei wird je nach Schätzung durchschnittlich bis zur Hälfte des Energiebedarfs 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 (Data Center Infrastructure Management)-Lösungen bezeichnet. Eine grobe Einschätzung zur Beurteilung der Aufwendungen für die Infrastruktur liefert die Power Usage Effectiveness-Kennzahl (PUE). 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. 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.

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.

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 Cooling-Systeme, 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.

Bei diversen älteren Servern gibt es im BIOS einen Power Saving Mode mit dem ca. 30 % Energie im Rechenzentrumsbereich eingespart werden kann.

Kommunikationsnetze
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 incl. 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. Steigender Energiebedarf entsteht durch Firmennetze, d. h. durch den steigenden Bandbreitebedarf der Local Area Networks (LAN) und den Betrieb von Hochgeschwindigkeits-LANs. Erste Schätzungen prognostizieren einen Bedarf von über 150 MW für derartige Netze im Jahr 2010. Zurzeit werden ca. 50 % der privaten Breitband-Anschlüsse mit einem drahtlosen LAN-Router (WLAN) betrieben, wodurch heute bereits ein Energiebedarf von etwa 100 MW hervorgerufen wird. Der Anteil der Weitverkehrstechnik (Backbone Router und WDM-Technik) am Gesamtenergiebedarf der Netzwerktechnik liegt unter 15 %, aber aufgrund der hohen Integration der Systeme entstehen erhebliche Probleme durch hohe Energiedichten, die letztendlich nur durch aufwendige Klimatechnik (die ihrerseits ebenfalls viel Energie benötigt) beherrschbar werden.

Büroanwendungen
Die 26,5 Millionen Arbeitsplatzcomputer in Deutschland verbrauchten 2010 im Betrieb ungefähr 3,9 Terawattstunden Strom. Während der Herstellung dieser Geräte fielen weitere 9,3 Terawattstunden an. In diesem Anwendungsgebiet können durch geeignete Entwicklungen weitere Effizienzgewinne entstehen. Neben der direkten Optimierung der Hardwarekomponenten hinsichtlich Strom- und Materialverbrauchs können neue Technologien auch andere Einsatzgebiete der IT ermöglichen. Mittels Desktop-Virtualisierung können ressourcenintensive Desktop-PCs durch einfachere Thin-Clients ersetzt werden. Die mangelhafte Rechenleistung der Thin-Clients wird zentral durch ein Rechenzentrum ausgeglichen. Man spricht hier auch von Thin Client& Server Based Computing (TC&SBC). Solche Rechenzentren können die anfallende Leistung lastabhängig „produzieren“ und sparen so gegenüber Desktop-PCs Energie, weil diese relativ schlecht auf Leerlaufzeiten reagieren können. Der Anwender merkt im Idealfall von dieser Umstellung nichts. Die physische Bereitstellung der Rechenleistung kann prinzipiell weltweit erfolgen (Cloud Computing). Darüber hinaus kann sich durch TC&SBC die Nutzungsdauer der Endgeräte verlängern. In der „klassischen“ Lösung werden Laptops oder Desktop-PCs häufig auf Grund der zu geringen Rechenleistung aussortiert, nicht auf Grund von Materialermüdung oder -beschädigung. Durch die Verlagerung der Rechenleistung in eben ein Rechenzentrum bleiben Thin Clients länger auf dem aktuellen Stand der Technik und haben so das Potential, den Ressourcenverbrauch der IT-Produktion zu senken.

Zu den weiteren Anwendungen gehört der Einsatz von Videokonferenzen anstelle von Dienstreisen und die IT-Steuerung, Klimatisierung oder Beleuchtung von Bürogebäuden.

Betriebssysteme
Der Betriebssystemhersteller Microsoft wurde kritisiert, dass das Betriebssystem Windows nicht über entsprechende Mechanismen verfügt, um effizient mit Energie umzugehen. Aufgrund des hohen Marktanteils des Betriebssystems könnte dies weltweit große Auswirkungen auf die Energienutzung haben. Laut Microsoft hat sich dieser Umstand seit Windows Vista geändert, dies ist jedoch umstritten. Das Problem ist weitgehend darauf zurückzuführen, dass Windows bis zur Vista-Version keine zentrale Verwaltung des Energiemanagements durch den System-Administrator unterstützte. Diesem Umstand ist es geschuldet, dass viele Unternehmen ihre Energienutzung auf Einzelrechnern nicht optimieren.

Mit der Einführung von Windows Vista wurde dieser Missstand teilweise durch die Einführung eines zentralen Energiemanagements behoben. Das neue Energiemanagement wird jedoch aufgrund seiner Inflexibilität kritisiert. Hauptkritikpunkt ist dabei die fehlende Möglichkeit, das Energiemanagement dynamisch an die aktuellen Bedürfnisse anzupassen. Dementsprechend gibt es auf dem Markt einige Softwareprodukte, die diese Lücke füllen.

Anwendungsentwicklung
Die Architektur von Softwareanwendungen hat einen erheblichen Einfluss auf den Strombedarf. Gerade browser-basierte Anwendungen (Webanwendungen, Rich Internet Application) unterscheiden sich drastisch je nach eingesetzter Architektur. GWT World schätzt, dass Server bis zu 50-mal mehr Clients bedienen können, wenn moderne Ajax-Architekturen statt klassischer Webarchitekturen eingesetzt werden. Moderne Ajax-Architekturen erlauben stromsparende, aber leistungsschwächere Clients einzusetzen, ohne dass der Anwender länger warten muss. Siehe auch: Effizienz (Informatik)
  • Marko D.

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    Vielen Dank für das neue Notebook,
    Es war super günstig, schnell da und top vorkonfiguriert. Meine Daten wurden übernommen, Programme installiert und alles funktioniert Einwandfrei. Einfach Spitze !

    Grüße Marko

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"Die Gefahr, dass der Computer so wird wie der Mensch, ist nicht so groß wie die Gefahr, dass der Mensch so wird wie der Computer." Konrad Zuse

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