Wie viel Energie verbraucht das Internet?

Zu Shakespeares Zeiten war es eine große Sache, eine Nachricht an eine Person in einer anderen Stadt zu senden. Sie mussten jemanden einstellen, der die Botschaft für Sie überbrachte. Diese Person muss möglicherweise viele Kilometer zu Fuß oder mit dem Fahrrad fahren, um ans Ziel zu gelangen. Es könnte eine gefährliche Reise werden, besonders für Shakespeare-Boten, die in den Tragödien eine Überlebensrate von etwa 50 Prozent zu haben schienen.

Zu Shakepeares Zeiten erforderte jede Nachricht vom Schreiben bis zum Lesen durch den Empfänger viel Energie. Aber heute geht es viel zivilisierter zu. Sie können einen Computer, ein Tablet, ein Smartphone oder sogar eine Videospielkonsole hochfahren und in nur wenigen Minuten ein Dutzend Nachrichten absenden. Noch besser ist, dass die Nachrichten fast augenblicklich im Posteingang des Empfängers ankommen. Sehen Sie sich an, wie viel Aufwand wir gespart haben!

Aber wenn es um tatsächliche Energie geht, ist das Internet ein hungriges System. Es ist ein Netzwerk von Netzwerken und jedes Netzwerk besteht aus Computern. Diese Computer verbrauchen Strom und viel davon. Aber gibt es eine Möglichkeit herauszufinden, wie viel Strom das Internet verbraucht?

Um den Energieverbrauch des Internets abzuschätzen, müssen wir jede Komponente berücksichtigen, die mit dem System verbunden ist. Es gibt Milliarden von Geräten, die das Internet bilden. Werfen wir zunächst einen Blick auf Rechenzentren.

1. Hamster und Elefanten
2. Messen Sie zweimal, berechnen Sie einmal
3. Sollen wir es abschalten?

Rechenzentren sind Ansammlungen von Computern, die das Backend eines Systems bilden. Ein Rechenzentrum ist nicht unbedingt mit dem Internet verbunden – es kann ein internes System innerhalb einer Organisation oder eines Unternehmens sein. Aber das Internet ist auf riesige Rechenzentren angewiesen, die Hunderttausende von Computern enthalten.

Ein Rechenzentrum könnte Datenbankcomputer, Webserver und Mainframes oder eine Kombination aus allen dreien beherbergen. Vor einigen Jahren war es für Unternehmen üblich, ihre eigenen Rechenzentren zu unterhalten. Einige waren riesig – so groß wie ein Lagerhaus und gefüllt mit Tausenden von Computern, die in Gestellen montiert waren. Andere waren winzig und bestanden aus einem einzigen Maschinengestell.

Heutzutage verlassen sich viele Unternehmen stattdessen auf Cloud-Dienste für ihre Rechenzentrumsanforderungen. Das bedeutet, dass sie ein anderes Unternehmen damit beauftragen, die physischen Geräte bereitzustellen, auf denen sich die Daten und Dienste des Unternehmens befinden. Der Zugang zu den Unternehmensinformationen erfolgt über das Internet. Die Cloud-Service-Rechenzentren sind wirklich riesig mit Hunderttausenden von Maschinen, die in riesigen Gebäuden untergebracht sind.

Cloud-Service-Unternehmen speichern die Daten eines Kunden auf mehreren Computern. Dies dient der Redundanz. Wenn ein Computer aus irgendeinem Grund ausfällt, bleiben die Daten des Kunden intakt, da sie auf einem anderen Computer vorhanden sind. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass jeder Computer zum Betrieb Strom benötigt.

Computer erzeugen auch Wärme, was eine schlechte Nachricht sein kann. Wenn elektronische Komponenten zu heiß werden, können sie versagen. Um die Maschinen auf einer sicheren Betriebstemperatur zu halten, müssen Rechenzentrumsbesitzer in Kühlsysteme investieren. Das gebräuchlichste System ist die Klimaanlage. Wir sollten die Energiekosten von klimatisierten Rechenzentren in unsere endgültige Schätzung einbeziehen, da sie notwendig sind, um das Internet am Laufen zu halten.

Seit 2008 ist die Zahl der Rechenzentren in den Vereinigten Staaten zurückgegangen [Quelle: IDC ]. Das liegt vor allem daran, dass Unternehmen auf das Cloud-Services-Modell umsteigen und ihre Rechenzentren auslagern. Aber während es weniger Rechenzentren gibt, werden die verbleibenden immer größer. Es ist, als würde man eine Gruppe von 50 Hamstern gegen 10 Elefanten eintauschen – man hat am Ende weniger Tiere, aber sie nehmen viel mehr Platz ein und verbrauchen mehr Energie.

Es ist unmöglich, eine genaue Anzahl von Rechenzentren zu erhalten – viele Unternehmen halten Informationen über ihre Rechenzentren geheim, weil dies ein Wettbewerbsvorteil sein kann. Es ist auch unmöglich, mit Sicherheit zu sagen, wie viel Strom jedes Rechenzentrum benötigt, ohne alle Details zu kennen. Das hat die Leute nicht davon abgehalten, es zu versuchen. Als Nächstes sehen wir uns einige der Methoden an, die Menschen verwendet haben, um den Stromverbrauch des Internets abzuschätzen.

2011 übernahmen Barath Raghavan und Justin Ma vom ICSI und der University of California, Berkeley, die Aufgabe, den Strombedarf des Internets abzuschätzen. Sie beschlossen, die Energie zu berücksichtigen, die wir verwenden, um das Internet selbst zu erstellen. Dazu gehört die gesamte Energie, die zum Bau von Computern, Netzwerkanschlüssen, Mobilfunkmasten und anderer Hardware benötigt wird. Sie nannten diese verkörperte Energie oder „Emergie“.

Raghavan und Ma stützten sich bei ihrer gesamten Arbeit auf allgemeine Schätzungen und räumten in ihrem Bericht ein, dass ihre Antwort nicht korrekt war. Ihr erklärtes Ziel war es, Aufmerksamkeit auf die Angelegenheit zu lenken, damit andere tiefer über das Thema nachdenken können. Ihre Schätzungen beinhalteten:

Sie enthielten auch andere Elemente der Internetinfrastruktur. Sie gewichteten jede Gerätekategorie mit einem Mindest- und Höchstwert, um eine Reihe von Energieanforderungen zu erstellen, da ein Computer möglicherweise weniger Energie für die Produktion und den Betrieb benötigt als ein anderer. Sie berücksichtigten auch den durchschnittlichen Lebenszyklus jedes Teils der Infrastruktur .

Letzten Endes schätzten Raghavan und Ma, dass das Internet jedes Jahr 84 bis 143 Gigawatt Strom verbraucht, was zwischen 3,6 und 6,2 Prozent des gesamten Stromverbrauchs weltweit ausmacht. Unter Berücksichtigung von Notfällen sind es insgesamt 170 bis 307 Gigawatt. Das ist viel Energie, macht aber knapp zwei Prozent des weltweiten Energieverbrauchs aus.

Ein Artikel von James Glanz in der New York Times aus dem Jahr 2012 untersuchte, wie Rechenzentren verschwenderisch sein und viel Energie verbrauchen können. Um Zuverlässigkeit zu gewährleisten, müssen Rechenzentren dieselben Informationen auf mehreren Maschinen speichern, um Redundanz zu schaffen. Diese Maschinen müssen ständig eingeschaltet und zugänglich sein. Neben der Notwendigkeit eines konstanten Stromflusses zu den Servern benötigen die Rechenzentren Kühlsysteme, die mehr Strom ziehen.

Laut Angaben von Glanz verbrauchen Rechenzentren rund 30 Gigawatt Strom [ Glanz ]. Er erklärt auch, dass Rechenzentren den größten Teil dieser Energie verschwenden können – bis zu 90 Prozent davon. Schadet das Internet angesichts dieser enormen Energieverschwendung mehr, als es wert ist?

Nicht laut Raghavan und Ma. Sie weisen in ihrem Bericht darauf hin, dass der Energieverbrauch des Internets nur einen Bruchteil des Energieverbrauchs der Transportindustrie ausmacht, die 61 Prozent der gesamten Ölförderung ausmacht [Quelle: Raghavan und Ma ]. Die beiden Forscher schlagen vor, dass es sinnvoll ist, mehr Aufgaben ins Internet zu verlagern, da das Internet weniger Energie verbraucht und eine geringere Umweltbelastung verursacht als der Transport. Die Nutzung von Telefonkonferenzen anstelle von Reisen für Besprechungen könnte einiges an Energie sparen.

Wenn man sich anschaut, wie viel Energie das Internet verbraucht, ergibt sich eigentlich, dass es sich um ein komplexes Thema handelt. Ohne das Internet müssten wir uns auf andere Methoden zur Kommunikation und zum Zugriff auf Daten verlassen. Diese Methoden könnten wiederum mehr Energie erfordern und mehr Umweltverschmutzung verursachen als das Internet. Wenn dies der Fall ist, ist es aus energetischer Sicht sinnvoll, unsere Abhängigkeit von diesen Aktivitäten zu verringern und sich stärker auf das Internet zu konzentrieren.

Anmerkung des Verfassers

Ich habe die Idee für diesen Artikel in einer Brainstorming-Sitzung vorgeschlagen, weil mich die Frage nervte. Wie viel Energie verbraucht das Internet? Ich verlasse mich bei allem, von Restaurantvorschlägen und Unterhaltungsmöglichkeiten bis hin zu Bankgeschäften und Gesundheitsversorgung, so stark auf das Internet, dass ich mich fragte, wie viel Energie ich verbrauchte. Ich vermutete, dass die Antwort schwierig oder gar unmöglich aufzuspüren sein würde. Glücklicherweise haben Raghavan und Ma bei der Schätzung des Energieverbrauchs hervorragende Arbeit geleistet.

Zum Thema passende Artikel