Department of Informatics
Chancen und Risiken der Digitalisierung
für den Klimaschutz
Jan Bieser
Forschungsgruppe Informatik und Nachhaltigkeit
Institut für Informatik, Universität Zürich
Vortrag zur Konferenz «Mehr Effizienz in Rechenzentren und Serverräumen»
BERNEXPO Bern, 25. September 2018
Seite 125.09.2018

smoke signal,
oldest evidence
850 BC
stone carving,
oldest evidence
13’000 BC
abacus,
oldest evidence
2300 BC
Internet
1990ies AC
T r a n s m i t t i n g i n f o r m a t i o n . . .
S t o r i n g i n f o r m a t i o n . . .
P r o c e s s i n g i n f o r m a t i o n . . .
Development of Informa on and Communica on Technologies (ICTs)
The Digital Age
CONVERGENCE
25.09.2018 Seite 2Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit

Direkte Effekte
ICT-Hardware wird produziert, genutzt und entsorgt.
Indirekte Effekte
ICT kann in anderen Bereichen – wie Produktion,
Transport, Energie, Medien – zum Klimaschutz beitragen.
Seite 3
Der gesamte Lebensweg kostet
 seltene Rohstoffe und Energie in der Produktion
 Stromverbrauch während der Nutzung
 Energie für Abfallbehandlung/Recycling
Die Anwendung von ICT ermöglicht oder unterstützt
 energetisch effizientere Prozesse
 die Substitution von „physisch“ durch „virtuell“
 die Integration erneuerbarer Energien ins Energiesystem
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit25.09.2018

Szenario Schweiz 2025: Der Beitrag der ICT zur Emissionsminderung
kann 3 mal so hoch sein wie ihr eigener Fussabdruck.
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit Seite 4
Effekte im Ausland
Effekte in der Schweiz
direkte Effekte
(Footprint)
indirekte Effekte
(Vermeidung)
direkte Effekte
(Footprint)
indirekte Effekte
(Vermeidung)
Quelle:
Hilty, L. M.; Bieser, J. T. C (2017):
Opportunities and Risks of Digitalization for
Climate Protection in Switzerland. Report,
University of Zurich
https://doi.org/10.5167/uzh-141128
2015 2025
25.09.2018

Footprint der ICT in der Schweiz 2015:
1/3 Infrastruktur, 2/3 Endgeräte
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit Seite 5
Herstellung, Nutzung und Entsorgung von ICT-Endgeräten verursachen 2/3 der Emissionen,
Bereitstellung und Betrieb von Infrastrukturen 1/3.
Einschränkungen: Herstellung von Servern und Nutzung von Servern im Ausland von Schweizer Endgeräten wurden nicht berücksichtigt. Inhouse
Rechenzentren, ausser für Telekommunikationsanbieter, wurden nicht berücksichtigt.
25.09.2018

Telco networks
Data centers
Operator activities
End user devices
0.84
2.55
1.71
Mt CO2e/year
24%
76%
Third party
data centers
Telco networks
Operator activities
Footprint der ICT in der Schweiz 2015:
1/3 Infrastruktur, 2/3 Endgeräte
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit Seite 6
Herstellung, Nutzung und Entsorgung von ICT-Endgeräten verursachen 2/3 der Emissionen,
Bereitstellung und Betrieb von Infrastrukturen 1/3.
Einschränkungen: Herstellung von Servern und Nutzung von Servern im Ausland von Schweizer Endgeräten wurden nicht berücksichtigt. Inhouse
Rechenzentren wurden nicht berücksichtigt. „Telco networks“ und „Operator Activities“ beinhalten auch die Rechenzentren der
Telekommunikations-Netzbetreiber.
25.09.2018

Footprint von ICT-Endgeräten:
Belastung durch Herstellung grösser als durch Nutzung.
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit Seite 725.09.2018
Bei Endgeräten dominiert der “Rucksack” aus der Herstellung im Ausland die Gesamtbelastung
(z.B. Gewinnung Rohstoffe, Produktion).
Einschränkungen: Herstellung von Servern und Nutzung von Servern im Ausland von Schweizer Endgeräten wurden nicht berücksichtigt. Inhouse
Rechenzentren, ausser für Telekommunikationsanbieter, wurden nicht berücksichtigt.
0
20
40
60
80
100
120
140
Laptop
Computer
95
25
Tablet
Computer
Desktop
Computer
132
8
kg CO2e/Jahr pro Gerät
28
DruckerSmart-
phone
HerstellungNutzung

Footprint eines Rack Servers:
Belastung durch Nutzung grösser als durch Herstellung.
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit Seite 8
Bei Servern dominiert der Stromverbrauch während des Betriebs die Gesamtbelastung.
Einschränkungen: Dell hat den gesamten Lebenszyklus (Annahme 4 Jahre Betriebszeit) betrachtet, die Studie der Universität Zürich zeigt die
Treibhausgasemissionen eines Jahres. Für die Berechnung der Emissionen der Nutzungsphase hat Dell den Strommix der USA verwendet, für
die Studie der Universität Zürich wurde der Strommix der Schweiz verwendet. Dell hat eine Auslastung von 50% Leerlauf und 50% Volllast
angenommen.
kg CO2e/Gerät
25.09.2018
Quelle:
Stutz, M. (2013): Comparing the Carbon
Footprints of 11G and 12G Rack Servers
from Dell.
https://www.thegreengrid.org/file/435/

Szenario Schweiz 2025: Der Beitrag der ICT zur Emissionsminderung
kann 3 mal so hoch sein wie ihr eigener Fussabdruck.
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit Seite 9
Effekte im Ausland
Effekte in der Schweiz
direkte Effekte
(Footprint)
indirekte Effekte
(Vermeidung)
direkte Effekte
(Footprint)
indirekte Effekte
(Vermeidung)
Quelle:
Hilty, L. M.; Bieser, J. T. C (2017):
Opportunities and Risks of Digitalization for
Climate Protection in Switzerland. Report,
University of Zurich
https://doi.org/10.5167/uzh-141128
2015 2025
25.09.2018

Vermeidung von Emissionen durch ICT in der Schweiz:
Differenzierung nach Use Cases
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit Seite 1025.09.2018
Weniger Tonnenkilometer und Personenkilometer, die effizientere Nutzung, Heizung und Kühlung
von Gebäuden sowie die Flexibilisierung der Stromversorgung zugunsten von erneuerbaren
Energien sind die wichtigsten Anwendungsbereiche für ICT zur Vermeidung von
Treibhausgasemissionen in der Schweiz.

Wo liegen die wichtigsten Hebel für eine klimafreundliche Digitalisierung?
Seite 11
Direkte Effekte verringern Indirekte Effekte gezielt nutzen
Privathaushalte und Unternehmen
– Selten neue Geräte beschaffen
– Leichte, mobile Geräte betreiben
– Ausgemusterte Geräte einer Sekundärnutzung oder dem
Recycling zuführen
– Möglichst keine eigenen Server betreiben (Clouddienste sind
effizienter – speziell für kleinere Unternehmen)
– Möglichst wenig Netzwerk-Hardware betreiben (normalerweise
schlecht ausgelastet – speziell für kleinere Unternehmen)
– Durch ICT Personen- und Tonnenkilometer verringern
– Durch ICT Bedarf an Gebäuden verringern
– Durch ICT unnötiges Heizen und Kühlen vermeiden
– Durch ICT Energienachfrage flexibilisieren und dezentrale
Stromerzeugung und -speicherung nutzen
– Nachhaltige Beschaffungs- und Entsorgungs- strategie für ICT-
Infrastrukturen und -Endgeräte entwickeln, welche den ganzen
Lebensweg von Geräten berücksichtigen
– Sicheren Datenverkehr, Datenschutz und offene Standards
fördern, um Investitionsrisiken zu verringern und Zielkonflikte
mit „smarten“ Anwendungen und nachhaltigen Sharing-
Modellen zu entschärfen
Zusätzlich für staatliche Einrichtungen und grosse Unternehmen
25.09.2018 Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit

Energieeffizienz dank Digitalisierung
Swisscom AG
Schlegel Marius
Group Communications & Responsibility
BERNEXPO Bern, 25. September 2018

13
Die Zukunft der digitalen Welt?
Zunehmende Vernetzung schafft neue Möglichkeiten und bedarf
neuer effizienter IT Infrastruktur (Rechenzentren, Netze)
SchlegelMarius,GCR-CR
COMExpoTeilMariusv5.pptxC2-
Internal
10.09.18
2020 2030
The internet
of everything
Gesundheit
> Integrierte Informationsnetzwerke
> DNA Sequenzierung und personalisierte Medizin
> Vernetzte Körperimplantate
Mobility
> Internet im Automobil
> Intelligentes Verkehrsmanagement
> Vernetzte Automobile
Mobiles Leben und Arbeiten
> Unified Communication & Collaboration
> Multi-screen, Time/ Place-Shift Entertainment
> Vernetzte Intelligenz – Smart Living/ Smart City
Energie
> Angebot-/ Nachfrage-Management
> Virtuelle Kraftwerke
> E-Mobilität/ Automobile als Verteilnetz

10.09.18
14
SchlegelMarius,GCR-CR
COMExpoTeilMariusv5.pptxC2-
Internal
Energie-Effizienz und Klimaschutz
Vor- und nachgelagerte Stufen miteinbeziehen um grösstmögliche
Wirkung zu erzielen
Strategisches Ziel Klimaschutz:
Wir wollen bis 2020, gemeinsam mit unseren Kundinnen und Kunden, doppelt
so viel CO2 einsparen, wie wir in unserem gesamten Betrieb und unserer
Lieferkette verursachen.

10.09.18
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SchlegelMarius,GCR-CR
COMExpoTeilMariusv5.pptxC2-
Internal
Rolle der Rechenzentren
Rechenzentren sind wichtig für die Energieeffizienz von
Eigenprodukten und Anwendungen unserer Kunden
> Hohe Ansprüche an die Energieeffizienz:
PUE= 1.26 (Power Usage Effectiveness)
> Im Durchschnitt über alle Rechenzentren erreicht Swisscom
2017 einen PUE-Wert von 1,4
> Der Durchschnittswert für Rechenzentren liegt in Europa bei
1.95
> Kühlung mit Aussenluft und teils Wasserverdunstung
(Regenwasser)
> Betrieb mit 100% erneuerbare Energie
> Abwärme in den Wärmeverbund der Stadt Bern
> Dynamische anstatt statischen USV -> keine Batterien
> Einsparung von 5 Mio. kWh/a nach voller Migration alter RZ
im RZ Wankdorf
> Durch Servervirtualisierung wird zudem weniger IT-
Infrastruktur benötigt. So wurden 2017 zusätzlich 7,5 GWh
gespart.

19.09.2018
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SchlegelMarius,GCR-CR
COMExpoTeilMariusv5.pptxC2-
Internal
Transformation von Swisscom TV in die Cloud
Über 50% weniger Stromverbrauch der neuen TV Box;
Mehrstromverbrauch in der Cloud gering
Fazit: Deutliche Stromverbrauchreduktion (>50%) pro TV Kunde
(Storage, Traffic, Usage) dank Speicherung von Aufnahmen in der Cloud
statt lokal wie bisher. Durch gemeinsame Nutzung in der Cloud ist der
Bedarf an Storage-Infrastruktur besser skalierbar und Doppel-Aufnahmen
werden vermieden.

10.09.18
17
SchlegelMarius,GCR-CR
COMExpoTeilMariusv5.pptxC2-
Internal
Swisscom TV: Entkopplung Wachstum/Stromverbrauch
Seit 2013 Verdoppelung der TV Kunden bei gleichzeitiger Reduktion
des absoluten Stromverbrauchs.
3 x tieferer
Stromverbrauch
der TV Box 2013-
2018 (von 80kWh
auf 26kWh)
18 GWh absolute
Abnahme
Stromverbrauch
bei Kunden 2013-
2018
1 GWh
zusätzlicher
Stromverbrauch für
Storage in
Rechenzentren
Low power mode
Cloud TV (TV2.0)
UHD TV
OS neu
GWh

10.09.18
18
SchlegelMarius,GCR-CR
COMExpoTeilMariusv5.pptxC2-
Internal
Power Back Regelenergie
Digitalisierung ermöglicht virtuelle Kraftwerke und leistet so einen
Beitrag an die Einbindung neuer erneuerbarer Energien
• "Normale" und Virtuelle Kraftwerke
agieren auf dem
Regelenergiemarkt
• Telekomanlagen am öffentlichen
Stromnetz können dank ihren
Batterien für Notspeisung
Regelenergie bereitstellen

> Gleichrichter werden abgeschaltet
 Notstrombetrieb
> Batterieanlagen werden im
Parallelbetrieb zur Erbringung von
positiven Regelenergiebeiträgen
genutzt.
> Anschl. werden die Batterien
wieder vollständig geladen.
10.09.18
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SchlegelMarius,GCR-CR
COMExpoTeilMariusv5.pptxC2-
Internal
Bestehende Infrastruktur neu nutzen
Geschäftsopportunität durch die Nutzung der Swisscom Power-
Backup Anlagen für Regelenergie
> Ca. 600 Standorte; Batterieanlagen ab gewisser Grösse
> Bis 10 MW Leistung gleichzeitig schaltbar
> geforderte Backup-Zeit für die Festnetzanlagen dauernd gewährleistet
> Selbstbeschränkung auf max. 0.4 äquivalente Vollzyklen pro Tag
> Steuerung durch tiko Energy Solutions
> POC erfolgreich; Präqualifikation bei Swissgrid läuft

Szenario Schweiz 2025: Der Beitrag der ICT zur Emissionsminderung
kann 3 mal so hoch sein wie ihr eigener Fussabdruck.
Institut für Informatik, Informatik und Nachhaltigkeit Seite 20
Effekte im Ausland
Effekte in der Schweiz
direkte Effekte
(Footprint)
indirekte Effekte
(Vermeidung)
direkte Effekte
(Footprint)
indirekte Effekte
(Vermeidung)
Quelle:
Hilty, L. M.; Bieser, J. T. C (2017):
Opportunities and Risks of Digitalization for
Climate Protection in Switzerland. Report,
University of Zurich
https://doi.org/10.5167/uzh-141128
2015 2025
25.09.2018

Dankeschön.
Seite 21
Jan Bieser
jan.bieser@ifi.uzh.ch
Marius Schlegel
marius.schlegel@swisscom.com