Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZMGegenstand und Zielstellung der Studie
In der aktuellen Studie werden umweltbezogene Auswirkungen der Herstellung und Nutzung von IKT über einen Zeitraum von 2013 bis 2033 modelliert. Der Energie- und Ressourcenbedarf der Herstellung der in Deutschland genutzten IKT wird als Carbon Footprint berechnet und dabei die globale Zulieferkette reflektiert. Für die energieintensive Nutzungsphase werden sowohl der elektrische Strombedarf als auch der Carbon Footprint in Abhängigkeit des sich jährlich ändernden Energiemix quantifiziert.
In das Modell fließt ein komplexes Gerätebestandsmodell ein, welches technologische und marktbezogene Entwicklungen abbildet. Das erfasste Produktspektrum beinhaltet IKT-Geräte und Anlagen in den deutschen Telekommunikationsnetzen, in Rechenzentren, in privaten Haushalten, in Büros und Gewerbe sowie (in der nächsten Iteration) in öffentlichen Räumen und Industrieanwendungen.
Steigender Energiebedarf und Carbon Footprint bei der Nutzung von IKT
Die vorliegenden Berechnungsergebnisse zeigen eine aktuelle Trendwende beim Strombedarf der IKT. Nach einer relativ konstanten Phase steigt der jährliche Strombedarf der IKT seit 2021 von ca. 35 TWh auf über 50 TWh in 2033 wieder spürbar an. Primär tragen die Rechenzentren zu diesem Anstieg bei. Der cloudbasierte Bedarf hinsichtlich der Verarbeitung, Speicherung und Übertragung von Daten steigt mit fortschreitender Digitalisierung. Virtuelle Welten und Künstliche Intelligenz halten den Anstieg des Datenvolumens konstant. Und gleichwohl die bestehenden IT-Systeme besser ausgelastet werden, die Kühl- und Stromversorgungsinfrastrukturen optimiert und der technische Fortschritt im Bereich der Mikroelektronik und Photonik anhält, kann der Trend nicht mehr wie in der Vergangenheit kompensiert werden und daher nimmt der Strombedarf der Rechenzentren mittelfristig deutlich zu.
Bei den Telekommunikationsnetzen haben wir einen ähnlichen Trend. Allerdings kann hier die Technologieentwicklung und insbesondere die Photonik weitaus besser zur Kompensation beitragen. Bei den Telekommunikationsnetzten kann insbesondere durch den Rückbau veralteter Technologien, der Energiebedarf auch immer wieder kurzzeitig reduziert werden. Zwar werden viele Telekommunikationsnetze auf Peak-Performance ausgelegt und könnten potenziell zu einem substanziellen Anstieg des Strombedarfs beitragen, in der Praxis zeigen sich allerdings Möglichkeiten zu einer verbesserten Lastadaptivität, was langfristig den datengetriebenen Anstieg durchaus gut kompensieren kann.
Der nutzungsbedingte Strombedarf der IKT-Geräte in den privaten Haushalten hat in den letzten zehn Jahren abgenommen. Der bisherige technische Fortschritt und gesetzliche Vorgaben der Europäische Ökodesign-Richtlinie sind Gründe dieses positiven Trends. Die technische Entwicklung der privaten IKT-Geräte und die intensivere Cloud-Nutzung bewirken eine Veränderung des Bestandes. Mittelfristig wird der Strombedarf entsprechend der Modellierung wieder etwas zunehmen. Größere Fernseher und Displays mit höherer Auflösung sowie Router und drahtlose Kommunikation sind Ursachen für den potenziell steigenden Strombedarf.
