Wieviel Strom braucht das Internet?

Schlagzeilen wie ?ein halbes Kernkraftwerk f¨¹r die Schweizer Rechenzentren? oder ?Geht es so weiter, verschlingen PC, Internet und Co. in 20 Jahren so viel Strom wie heute die ganze Welt? lassen aufhorchen. Aber stimmt das denn? Wie viel Strom kostet ¨¹berhaupt die ganze Internet-Infrastruktur, inklusive Datenzentren, Kommunikationsnetzen und allen Handys?

Die wichtigsten Bestandteile des Internet sind die Computer. Diese werden laufend energieeffizienter, sie verbrauchen immer weniger Strom pro ausgef¨¹hrter Maschinenoperation. Konnte ein raumf¨¹llender Computer der 1950er-Jahre mit einer Kilowattstunde Strom (also der Energiemenge, mit der man ein Mittagessen f¨¹r vier Personen kochen kann) nur rund zehntausend Operationen ausf¨¹hren, so schaffen heutige Laptops damit mehr als eine Billiarde Operationen. In wohl keinem anderen Bereich verbesserte sich die Energieeffizienz so schnell und ¨¹ber einen so langen Zeitraum: Seit 1950 verdoppelte sie sich alle anderthalb Jahre [1].

Strombedarf bleibt ein Thema

Wieso ist angesichts rasant zunehmender Energieeffizienz der Stromverbrauch von Computern ¨¹berhaupt ein Thema? Neben dem allseitigen Wunsch, Tablets, Smartphones und Laptops mit m?glichst kleinen Akkus immer noch l?nger mobil zu nutzen, gibt es daf¨¹r zwei Gr¨¹nde:

1. Fast in gleichem Masse, wie die Energieeffizienz zunahm, wuchs auch die Geschwindigkeit (also die Anzahl Operationen pro Sekunde), so dass sich die beiden Effekte nahezu neutralisieren: Ein PC braucht heute pro Minute beinahe so viel Strom wie die ersten ?Homecomputer? vor gut 30 Jahren, die tausend Mal langsamer waren.
2. Die Menge der Computer wuchs gewaltig, da PCs immer preiswerter, n¨¹tzlicher und begehrter wurden. Lange Zeit verdoppelte sich ihre Zahl alle 4 Jahre, und heute ist sogar jedes Smartphone ein vollwertiger Computer ¨C ¨¹ber eine Milliarde solch mobiler Internetzug?nge wurde alleine letztes Jahr verkauft.

Aber es gibt auch gegenl?ufige Tendenzen. Die Tatsache, dass wir immer ?fter anstelle eines PCs einen gen¨¹gsameren Laptop oder gar ein Tablet f¨¹r das Surfen im Internet nutzen, hat messbare Konsequenzen: Waren 2008 in allen Schweizer Haushalten zusammen f¨¹r Computer noch circa 500 GWh Strom n?tig, so wurden daf¨¹r f¨¹nf Jahre sp?ter (trotz einer Zunahme der Ger?tezahl um ein gutes Drittel) nur noch 361 GWh, also 28 Prozent weniger, ben?tigt. Das sind gerade noch 2 Prozent des durchschnittlichen Haushaltsstrombedarfs.

Das ganze Internet

Um den Stromverbrauch des ganzen Internets einschliesslich aller Infrastrukturkomponenten zu erfassen, bildet man sinnvollerweise drei Kategorien:

1. Endger?te f¨¹r Nutzer: PCs, Laptops, Telefone, Displays, E-Book-Reader, Spielkonsolen etc.
2. Daten- und Rechenzentren mit ihren Servern und K¨¹hlaggregaten.
3. Kommunikationsnetze inklusive Mobilfunkstationen und Internet-Router.

Die Absch?tzungen des weltweiten Energiebedarfs hierf¨¹r sind nicht ganz einfach und mit einer gewissen Unsicherheit verbunden. Die Anzahl der Ger?te, deren Strombedarf, Nutzungsfrequenz und Lebensdauer sowie einige weitere Faktoren fliessen hier mit ein. Inzwischen gibt es mehrere Analysen [2,3]; diese weichen zwar hinsichtlich des gesch?tzten Energieverbrauchs etwas voneinander ab, sind aber bei den ermittelten Trends gut vergleichbar.

Grob ergibt sich, dass alle drei Kategorien derzeit etwa gleich viel Strom verbrauchen, und im Jahr 2012 alles zusammen mit gut 900 TWh rund 4 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs ausmachte [3]. Rechnet man auch noch den Strombedarf f¨¹r die Herstellung der Hardware mit hinzu (circa 330 TWh [2]), erh?ht sich dies auf gut 5 Prozent.

Zuk¨¹nftiges Wachstum

In unterschiedlichen Szenarien versuchen die Analysen, die Trends beim Stromverbrauch des Internets in die Zukunft zu extrapolieren. Die mittleren Szenarien kommen auf eine j?hrliche Steigerungsrate von 4 bis 7 Prozent. Das w?re mehr als das Wachstum des weltweiten Gesamtstromverbrauchs (j?hrlich circa 3,5 Prozent in den letzten Jahren), so dass der Anteil des Internet am Stromverbrauch weiter zunehmen d¨¹rfte. Von den drei genannten Sektoren w?chst der Energiebedarf f¨¹r die Netze am schnellsten, er verdoppelt sich in nur 10 Jahren und reflektiert unseren Hunger nach immer mehr Daten aus dem Internet, heruntergeladen in immer k¨¹rzerer Zeit. Hingegen steigt der Stromverbrauch f¨¹r die Endger?te in vielen L?ndern kaum noch.

Unsere Erwartung, dass ?alles? im Netz und dann augenblicklich mit einem Klick oder Wisch auf unseren mobilen Ger?ten ist, ist also f¨¹r den weiter zunehmenden Stromverbrauch des Internets verantwortlich ¨C die rapide steigende Energieeffizienz der zugrundeliegenden Technologiekomponenten kann unseren noch viel schneller wachsenden Datenhunger nicht kompensieren.