Зеленые ИТ

Логотип Energy Star , один из первых лейблов Green IT

Под « Зелеными ИТ» (реже « Зеленые ИКТ» ) понимаются усилия по использованию информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) на протяжении всего их жизненного цикла для реализации в среде и ресурсах. Это включает оптимизацию потребления ресурсов во время производства, эксплуатации и утилизации устройств ( зеленый цвет в ИТ ).

Еще один аспект Зеленых ИТ - это экономия ресурсов за счет использования информационных технологий (ИТ), например, когда командировки заменяются видеоконференциями ( Зеленые ИТ ).

обзор

GreenIT включает в себя множество подходов, которые затрагивают различные аспекты жизненного цикла ИКТ:

• Снижение потребления энергии при использовании
• Снижение затрат энергии и материалов при производстве
• Снижение сброса тепла и выбросов загрязняющих веществ при использовании и производстве
• Снижение количества загрязняющих веществ в продуктах и ​​производственных процессах
• Уменьшение ненужных распечаток в области принтера
• Переработка и энергосберегающая утилизация
• Устойчивая конструкция продукции и производство оборудования , которое является столь прочным , как это возможно ( смотрите также: электронные отходы , запланированное устаревание )
• ресурсосберегающее программирование программного обеспечения (green software engineering)
• Использование ИТ для снижения потребления энергии из других источников (например, дорожное движение, системы отопления)
• социальные и этические аспекты, такие как Б. здоровые и справедливые условия труда ( справедливые ИТ )

По политическим и имиджевым причинам также часто рассматривается работа ИТ-устройств с возобновляемыми источниками энергии , например: Б. из Гринпис .

Основными правовыми стандартами ЕС являются директива RoHS и директива WEEE .

история

Японская ИТ-компания Fujitsu начала свою собственную программу Green IT еще в 1988 году, открыв центр переработки и разработав новые экологически чистые продукты. В 1993 году на рынок вышел первый так называемый Green PC, сертифицированный Blue Angel , который был произведен настолько экологически чистым, насколько это было возможно в то время, а также установил новые стандарты энергопотребления.

Другой важный прорыв в Green IT пришел в 1992 году, когда США EPA запущенного в Energy Star ярлык. С другой стороны, Green IT также имеет корни в окружающей среде информатики , которая имеет дело с использованием информационных технологий для целей охраны окружающей среды и использования ИТ для окружающей среды защита. В частности, с 1980-х годов здесь действуют ETH Zurich и дочерний институт EMPA.

Зеленые ИТ приобрели большее значение с конца 2000-х годов из-за быстро растущего глобального распространения Интернета и связанных с ним конечных устройств. Эта тема давно играет важную роль в крупных интернет-компаниях, таких как Apple или Facebook, поэтому в конце 2014 года Apple переключила все свои центры обработки данных на экологически чистую электроэнергию (см. Apple # защита окружающей среды ). Некоммерческий проект Nager IT по производству самых экологически чистых мышей справедливой торговли существует с 2012 года. Fairphone (Нидерланды) стремится производить смартфоны, которые максимально экологичны, и в 2013 году представила свою первую модель смартфона . Затем последовали и другие аналогичные проекты других производителей.

Области применения в коммерческих целях

Дата-центры

Для покрытия потребности в энергии в центрах обработки данных, в зависимости от оценки, в среднем требуется до половины для работы инфраструктуры, такой как источники бесперебойного питания (ИБП) , распределение энергии , охлаждение и т.п. Меры по их оптимизации также называются решениями DCIM (Data Center Infrastructure Management) . Показатель эффективности использования энергии (PUE) дает приблизительную оценку затрат на инфраструктуру . Однако в отдельных случаях потребление энергии для инфраструктуры может значительно отклоняться от среднего из-за различных факторов влияния, таких как высокая температура окружающей среды, ограниченное пространство в здании или высокие требования к безопасности центра обработки данных (если ИБП доступны дважды, например ) увеличить это даже с помощью самых современных технологий. Например, для Японии прогнозируется значительно более высокий рост энергопотребления из-за переноса вычислительной мощности в крупные центры обработки данных, поскольку требования безопасности из-за ее расположения в зоне землетрясения значительно выше, чем в Центральной Европе.

Общепринятая рекомендация заключается в том, что серверы, которые работают круглосуточно, используются в среднем только от 10 до 20 процентов. Емкость серверов обычно рассчитывается с учетом пиковых нагрузок, которые, однако, достигаются редко. Одной из концепций, движущихся к «зеленым» ИТ, является консолидация : здесь разнородные системы объединяются, а количество серверов и центров обработки данных сокращается. Еще один вариант для центров обработки данных с лучшим использованием мощностей - виртуализация . Это позволяет прикладным программам, которые ранее выполнялись на разных компьютерах, объединяться в виртуальные машины на мощных компьютерах. Результат: серверы можно использовать гораздо больше, например до 50 процентов.

Виртуализация поддерживается такими концепциями, как сервис-ориентированная архитектура (SOA) и программное обеспечение как услуга (SaaS). SOA разбивает бизнес-процессы в соответствии с вычислительной мощностью, благодаря чему можно точно определить необходимые ресурсы в центрах обработки данных. SaaS перемещает прикладные программы с локальных компьютеров на центральные высокопроизводительные машины и использует потенциал для совместного использования ресурсов там. Современные системы управления ИТ могут прогнозировать фактическую требуемую мощность серверов и сокращать, выключать или включать службы по мере необходимости.

Еще одним важным аспектом экологичных ИТ, который предлагает большой потенциал для оптимизации, является охлаждение центра обработки данных. От 35 до 50 процентов общих затрат на электроэнергию центра обработки данных тратится на охлаждение. Однако за счет модернизации измерительной и охлаждающей техники, а также конструктивных мер (например, размещение в горячих и холодных коридорах, модульная структура охлаждающей техники) эту долю можно значительно уменьшить. Серверные фермы иногда также создаются в регионах с более благоприятным климатом, где потребление энергии на охлаждение ниже.

Однако правильный выбор мер оптимизации всегда должен основываться на статус-кво существующей ИТ-среды. По этой причине перед каждым «косметическим средством для кондиционирования воздуха» в смысле Green IT должен предшествовать всесторонний анализ фактических тепловых условий в центре обработки данных. Для этого необходимо детально измерить ИТ-инфраструктуру , например потоки воздуха над фальшполом и в фальшполе, потери охлаждающего воздуха, эффективность систем охлаждения, выделение тепла на стойках, чтобы определить потенциальную экономию. Затем на основе оценки этих данных должен быть разработан разумный каталог мер, который точно определяет ожидаемую экономию для каждого отдельного шага оптимизации или когда несколько термических поправок переплетаются.

Чтобы сделать потребление энергии и связанные с этим эксплуатационные расходы видимыми, Prometeus GmbH создала новый список суперкомпьютеров в дополнение к TOP500 ( Green500 ). Green500 сравнивает производительность (в FLOPS) на производительность (в ваттах) суперкомпьютеров вместо чистой производительности.

Энергетические потребности дата-центров в Германии

Новый центр обработки данных GSI Darmstadt, известный как Green IT Cube, был открыт в 2016 году.

Большая часть электроэнергии, потребляемой ИКТ при коммерческом использовании, приходится на центры обработки данных и серверы . Согласно исследованию Borderstep Institute, эти устройства потребляли 10,1 тераватт-часов электроэнергии в Германии в 2008 году, что составляет 1,8 процента от общего потребления в Германии. В результате затраты составили около 1,1 миллиарда евро. Плотность энергии центров и, следовательно, их требования к охлаждению неуклонно возрастают. Исследования прогнозируют рост спроса на электроэнергию в Германии до 50% к 2013 году и выявляют большой потенциал экономии за счет использования экологически чистых ИТ (по состоянию на 2008 год).

Согласно исследованию, опубликованному Институтом Borderstep в рамках проекта «Адаптивные вычисления для экологичных центров обработки данных (AC4DC)» в 2013 году, энергопотребление серверов и центров обработки данных в Германии в 2012 году составило 9,4 тераватт-часов. Эта потребность в дальнейшем оценивалась примерно в 1,8 процента от общего потребления в Германии, и было сочтено, что для ее покрытия необходимы почти четыре средних угольных электростанции. Цифры, однако, показывают, что тенденция в Германии явно замедлилась из-за растущего спроса на электроэнергию в центрах обработки данных, который наблюдался до 2008 года.

Другое исследование, проведенное тем же институтом и автором в 2018 году, показывает, что потребность в энергии серверов и центров обработки данных в Германии в 2017 году составила 13,2 тераватт-часов. Согласно этому исследованию, потребность в энергии в центрах обработки данных в Германии увеличилась на 25% в период с 2010 по 2017 год.

Сеть связи

Объем трафика в сетях ИКТ в настоящее время увеличивается на 50–100% в год. Этот рост продолжится в течение следующих 10 лет. Это связано с увеличением потребления энергии примерно на 16-20% в год. По оценкам, на устройства и объекты ИКТ в настоящее время приходится 2% мировых выбросов CO ₂ . По другим оценкам, эта цифра приближается к 3%.

Значительный рост приложений мобильной связи составляет значительную часть годового увеличения объема трафика от 50% до 100% в сетях ИКТ. С одной стороны, это связано с обширным расширением сетей мобильной радиосвязи и разработкой новых услуг с более высокими скоростями передачи данных и улучшенным качеством обслуживания, а также с развитием совершенно новых областей применения. В частности, развивающиеся страны полагаются на технологию мобильной радиосвязи из-за отсутствия инфраструктуры фиксированной сети, низких инвестиционных затрат и быстрого расширения сети.

Что касается фактических сетевых технологий, в связи с энергоэффективностью необходимо особенно учитывать эффекты, возникающие в результате расширения широкополосных систем . В Германии складывается следующая ситуация:

• Технология медного доступа с ее широко разветвленной сетью до каждого потребителя доминирует в росте спроса на энергию. Например, комплексная установка VDSL в Германии с использованием сегодняшних технологий потребует мощности 450 МВт.
• Потребность в 520 МВт на 2010 год прогнозируется для всей широкополосной мобильной сети, включая конечные устройства. Большинство вызвано базовыми станциями сотовой связи. Соответствующие транспортные сети обеспечивают около 25% спроса на энергию. Несмотря на их большое количество, энергопотребление мобильных устройств практически ничтожно по сравнению с другими компонентами.
• Растущий спрос на энергию связан с сетями компании, т.е. ЧАС. из-за возрастающих требований к пропускной способности локальных сетей (LAN) и работы высокоскоростных локальных сетей. По предварительным оценкам, в 2010 г. потребность в таких сетях превысит 150 МВт.
• В настоящее время около 50% частных широкополосных подключений осуществляется с помощью маршрутизатора беспроводной локальной сети (WLAN), который уже генерирует потребность в энергии около 100 МВт.
• Доля глобальных технологий (магистральный маршрутизатор и технология WDM ) в общем потреблении энергии сетевых технологий ниже 15%, но из-за высокого уровня интеграции систем возникают значительные проблемы из-за высокой плотности энергии, которая в конечном итоге может может управляться только сложной технологией кондиционирования воздуха (которая, в свою очередь, также требует много энергии).

Офисные приложения

В 2010 году 26,5 миллиона рабочих станций в Германии потребляли около 3,9 тераватт-часов электроэнергии. Еще 9,3 тераватт-часа было выработано при производстве этих устройств. В этой области применения можно добиться дальнейшего повышения эффективности за счет соответствующих разработок. Помимо прямой оптимизации аппаратных компонентов с точки зрения энергопотребления и потребления материалов, новые технологии могут также использовать другие ИТ-приложения. Благодаря виртуализации настольных компьютеров ресурсоемкие настольные ПК могут быть заменены более простыми тонкими клиентами . Недостаточная вычислительная мощность тонких клиентов централизованно компенсируется центром обработки данных. Это также называется вычислениями на основе тонких клиентов и серверов (TC & SBC) . Такие центры обработки данных могут «производить» результирующую мощность в зависимости от нагрузки и, таким образом, экономить энергию по сравнению с настольными ПК, поскольку они могут относительно плохо реагировать на простои. В идеале пользователь не заметит этого изменения. Физическое обеспечение вычислительной мощности в принципе может происходить во всем мире ( облачные вычисления ). Кроме того, TC & SBC может продлить срок службы оконечных устройств. В «классическом» решении ноутбуки или настольные ПК часто сортируются из-за недостаточной вычислительной мощности, а не из-за усталости материала или повреждения. Перенося вычислительные мощности в центр обработки данных, тонкие клиенты дольше остаются современными и, таким образом, могут снизить потребление ресурсов в ИТ-производстве.

Другие приложения включают использование видеоконференций вместо командировок и управление ИТ, кондиционирование воздуха или освещение офисных зданий.

Операционные системы

Производителя операционной системы Microsoft критиковали за то, что операционная система Windows не имеет соответствующих механизмов для эффективного управления энергопотреблением. Из-за высокой доли рынка операционной системы это может оказать серьезное влияние на потребление энергии во всем мире. По словам Microsoft, это изменилось после Windows Vista, но это спорно. Проблема в значительной степени связана с тем, что Windows до версии Vista не поддерживала централизованное управление энергопотреблением системным администратором. Это связано с тем, что многие компании не оптимизируют использование энергии на отдельных компьютерах.

С появлением Windows Vista этот недостаток был частично устранен за счет внедрения центральной системы управления энергопотреблением. Новый энергетический менеджмент критикуют из-за его негибкости. Главный предмет критики - невозможность динамически адаптировать энергоменеджмент к текущим потребностям. Соответственно, на рынке есть некоторые программные продукты, которые восполняют этот пробел.

разработка приложения

Архитектура программных приложений оказывает значительное влияние на энергопотребление. В частности, браузерные приложения (веб-приложения, многофункциональные интернет-приложения ) сильно различаются в зависимости от используемой архитектуры. По оценкам GWT World, серверы могут обслуживать в 50 раз больше клиентов, если использовать современные архитектуры Ajax вместо классических веб-архитектур. Современные архитектуры Ajax позволяют использовать энергосберегающие, но менее мощные клиенты, при этом пользователю не нужно больше ждать.

Области применения в частном пользовании

Логотип сертификата « Голубой ангел »
(до ревизии 2018 г.)

В 2007 году на частные домохозяйства в Германии приходилось около 60 процентов электроэнергии, потребляемой ИКТ, в общей сложности 33 ТВт-ч. 11,2 ТВтч из них приходится на сами компьютеры (включая периферийные устройства). Наибольшая доля приходится на телевизоры - 15,8 ТВтч.

Потребители могут не только сократить расходы и энергию в краткосрочной перспективе благодаря своему покупательскому поведению, но и поддержать дальнейшее развитие еще более эффективных устройств. Повседневное использование этих устройств также нуждается в улучшении. Много энергии по-прежнему расходуется без надобности, поскольку устройства не выключаются на ночь, в выходные или в отпуске, а остаются в режиме ожидания . Во время использования функция ожидания гарантирует, что потребление энергии автоматически снижается, когда устройство - e. Б. принтер, копировальный аппарат или факс - в данный момент не получает заказ и поэтому «погружается в глубокий сон». Тем не менее, немалое количество энергии все же можно сэкономить, если полностью отключить устройство от электричества, как только оно больше не понадобится постоянно. Примером может служить принтер, который потребляет 20 Вт в работе (т. Е. При печати) и 6 Вт в режиме ожидания (т. Е. Когда он ожидает печати данных). Даже в энергосберегающем режиме все равно потребляется 4 Вт.

См. Также: энергосбережение

Для частных пользователей более четверти (28%) от общего годового потребления электроэнергии ИТ вырабатывается в режиме ожидания, всего 9,5 ТВтч, и здесь телевизоры имеют наибольшую долю с 3,7 ТВтч.

Другие области применения

• Управление дорожным движением: улучшаются транспортные процессы, сокращаются пробки и выбросы загрязняющих веществ. Области с особенно интенсивным движением могут быть заблокированы или ограничены для движения. Кроме того, город может по лучшей системе управления дорожного движения на общественный транспорт сделать привлекательным для граждан.
• ИТ-системы для управления электростанциями с различными электростанциями (несколько электростанций на буром угле , децентрализованные электростанции ): электростанции работают более эффективно и экономят ресурсы.
• Интеллектуальный учет с использованием интеллектуальных счетчиков электроэнергии, которые автоматически измеряют и выставляют счет за электроэнергию. На дисплее покупатель в любой момент может увидеть, сколько электроэнергии он потребляет в настоящее время, где и сколько это ему стоит. Эта прозрачность может помочь более экономно расходовать энергию.

Восстановленное IT

Это ИТ (в основном компьютеры, ноутбуки и серверы), что z. Б. происходят из расторгнутых договоров лизинга. Они полностью ремонтируются, очищаются, проверяются и, наконец, снова продаются производителем или дилером в качестве бывших в употреблении устройств. Поскольку это, как правило, бизнес-устройства, их можно использовать долгое время без каких-либо проблем благодаря качественным встроенным деталям. Таким образом, восстановление является экологически безопасным методом повторного использования существующих устройств с целью экономии ресурсов.

Смартфоны

• Fairphone
• Либрем 5
• PinePhone
• Shiftphone

Слабые стороны подхода

• Экологичность Термин может использоваться заинтересованными компаниями в своих маркетинговых стратегиях по своему усмотрению , поскольку, несмотря на определение нескольких охраняемых товарных знаков, проверяемые критерии «экологичности» продуктов не определены. Таким образом, пользователи концепции рискуют бесконтрольно продвигать частные маркетинговые стратегии владельцев торговых марок.
• Эффекты отдачи Использование экономичных компьютеров и серверов может означать, что устройства используются дольше в день или что больше устройств приобретается и используется. Эти эффекты могут свести на нет любые попытки сэкономить деньги и имеют место в компаниях / частных домохозяйствах, а также на национальном и глобальном уровнях. Например,методы доказательства работы в ИТ могут привести к обратному эффекту. Сниженные потребности в энергии и, следовательно, более низкие эксплуатационные расходы позволяют решать сложные задачи с меньшими затратами. Сложность доказательства работы и вычислительная мощность, необходимая для этого, могут быть затем увеличены, так что функция соответствующего доказательства производительности сохраняется. В криптовалюте Биткойн это происходитпримерно каждые две недели и приводит к увеличению потребления энергии.

• Разное. Любая ИТ, если она не используется в развлекательных целях, сама по себе является «зеленой». Например, онлайн-банкинг исключает поездки в банк, электронная почта сохраняет письма, электронный учет экономит много бумаги и многие другие эффекты экономии. Однако проблема заключается в широком спектре эффектов отдачи (например, более легкая рассылка рекламы).

Фильмы о воздействии ИКТ на окружающую среду

• Другое обещание (Корея, 2014)
• Империя стыда (Корея, 2014)
• Кто платит цену? (Короткометражный фильм, Китай, 2014)
• Кровь в мобильном (Дания, 2010)
• За ширмой (Австрия, 2011)
• История электроники (короткометражный фильм, США, 2010)
• Добро пожаловать в Содом (2018)

литература

• Фрэнк Лампе (ред.): Зеленые ИТ, виртуализация и тонкие клиенты. Достижение энергоэффективности с помощью новых ИТ-технологий, защиты окружающей среды и экономии затрат , Vieweg, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-2624-4 .
• Рюдигер Зарнеков, Лутц Кольбе: Green IT. Выводы и передовой опыт тематических исследований , Springer Gabler, Берлин / Гейдельберг, 2013 г., ISBN 978-3-642-36151-7 .
• Фабиан Лезер, Рюдигер Зарнеков: Устойчивое управление ИТ. Стратегическое планирование мероприятий в масштабах компании и их успешная реализация , dpunkt.verlag, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-86490-155-3 .

веб ссылки

• Биты и деревья - движение за цифровизацию и устойчивость
• Инновации через КСО (PDF; 337 kB) Брошюра Федерального министерства окружающей среды, охраны природы и ядерной безопасности
• ecologee.de - Зеленая коллекция ссылок на ИТ
• Faire Computer.de - блог о справедливых и устойчивых ИТ
• Umwelt-campus.de - Подходы к расширению деятельности, связанной с оборудованием, с включением аспектов программного обеспечения («Зеленая разработка программного обеспечения»)
• Веб-сайт экологических информационных технологий Министерства окружающей среды земли Баден-Вюртемберг
• IT2Green - бывшее финансирование проектов в области зеленых ИТ в Федеральном министерстве экономики (BMWI)
• ne-rz.de - сеть энергоэффективных дата-центров
• Umwelt.org - Информация и ссылки на Green IT
• Компьютер, Интернет и совместная экономия денег и защита климата , брошюра Федерального агентства по окружающей среде (2009 г.)
• Рекомендации по созданию устойчивой ИТ-инфраструктуры - внедрение ИТ-инфраструктуры с учетом экологических, социальных и экономических аспектов (Unternehmensgrün - Bundesverband und kaneo GmbH)

Индивидуальные доказательства