Video-Streaming: Art der Datenübertragung entscheidend für Klimabilanz

Für Video-Streaming in HD-Qualität entstehen je nach Übertragungstechnik unterschiedlich viel Treibhausgasemissionen. Der Anteil an den CO2-Emissionen durch die Datenverarbeitung im Rechenzentrum ist dabei mit jeweils 1,5 Gramm CO2 pro Stunde relativ gering. Entscheidend für die Klimaverträglichkeit ist, mit welcher Technik die Daten von dort zu den Nutzerinnen und Nutzern übertragen werden. Dies zeigen erste Ergebnisse des Forschungsprojektes «Green Cloud-Computing», das vom Deutschen Umweltbundesamt in Auftrag gegeben wurde.

Datenzentrum
Image: Bild von ElasticComputeFarm auf Pixabay

Die geringste CO2-Belastung entsteht, wenn das HD-Video bis nach Hause über einen Glasfaser-Anschluss gestreamt wird, mit lediglich zwei Gramm CO2 je Stunde Video-Streaming für Rechenzentrum und Datenübertragung. Bei Kupferkabel (VDSL) sind es vier Gramm. Bei einer Datenübertagung mit UMTS (3G) sind es hingegen 90 Gramm CO2 pro Stunde. Erfolgt die Datenübertragung stattdessen mit 5G Übertragungstechnik werden nur etwa fünf Gramm CO2 je Stunde emittiert. Nicht berücksichtigt wird bei dieser Berechnung der Stromverbrauch des Endgeräts.

Bundesumweltministerin Svenja Schulze: «Bislang war die Datenlage zur Klimawirkung digitaler Infrastruktur mehr als dürftig. Darum arbeiten wir daran, die bestehenden Wissenslücken mit guter Forschung zu schließen. Denn: Gute Politik braucht eine gute Datenbasis. Die neuesten Erkenntnisse zeigen uns nun: Klimaverträgliches Streaming ist möglich, wenn man es richtig anstellt und den richtigen Weg zur Datenübertragung wählt. Aus Umweltsicht ist es eine gute Idee, mehr öffentliche WLAN Hotspots einzurichten, denn das ist klimafreundlicher als Streaming im Mobilfunknetz. Mit den richtigen Übertragungswegen und effizienteren Rechenzentren wächst auch der Klima-Vorteil, den Home-Office und Videokonferenzen für den Klimaschutz haben können. Mein Ziel ist, die deutsche EU-Ratspräsidentschaft dazu zu nutzen, eine gemeinsame Positionierung für eine umweltfreundliche Digitalisierung zu erreichen. Denn gute Standards setzen wir am besten gleich in ganz Europa.»

Dirk Messner, Präsident des Umweltbundesamtes: «Eine gute Nachricht für Film- und Serienfreunde: Wer zu Hause über Glasfaser oder VDSL streamt, kann dies mit gutem Klimagewissen tun. Doch die Datenmengen, die uns umgeben, werden in den nächsten Jahren stetig wachsen, ob vernetztes Fahren, Heimkino oder Videokonferenzen. Daher ist es wichtig, die klimafreundlichsten Übertragungswege zu finden. Unsere Forschung zeigt, dass wir verstärkt in den Ausbau der Glasfasernetze investieren sollten. Aus Klimaschutzsicht ist auch die neue 5G-Übertragungstechnik vielversprechend.»

Immer mehr Menschen nutzen Cloud-Dienste. Durch die Corona-Pandemie ist der Bedarf weiter gestiegen: Die Nutzung von Streaming-Diensten und Cloud-Gaming hat sich etwa von Februar bis März 2020 um 30 Prozent erhöht. Im März 2020 wurde am weltweit größten Internetknoten in Frankfurt/Main (DE-CIX) ein Spitzenwert von 9,16 TBit (Terabit) Datendurchsatz pro Sekunde gemessen. Das entspricht der gleichzeitigen Übertragung von mehr als zwei Millionen HD-Videos und ist der höchste Wert, der dort je gemessen wurde.

Über die Klimawirkung von Cloud-Diensten wie Video-Streaming oder Online-Datenspeicherung lagen bislang keine belastbaren Zahlen vor. Bisherige Studien kamen zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Das lag zum Teil an unterschiedlichen Methoden oder verwendeten Daten. Alle Studien haben jedoch gemeinsam, dass die Ergebnisse auf Rechenmodellen und Annahmen statt auf realen Messdaten beruhen. Mit den aktuellen Daten des Umweltbundesamtes zur Umweltbelastung von Cloud-Diensten lässt sich der CO2-Fußabdruck von datenintensiven Anwendungen wie Video-Streaming, Videokonferenzen und Online-Datenspeicherung realitätsnäher als bisher ermitteln. Für die Datenerhebung wurde unter anderem bei einem großen Streaming-Rechenzentrum gemessen.

Die Studie betrachtete außerdem das Datenvolumen für verschiedene Video-Auflösungen. Eine Übertragung in Ultra-HD-Auflösung auf dem TV benötigt dabei die zehnfache Menge einer HD-Qualität, nämlich 7 GB pro Stunde statt 700 MB pro Stunde. Verbraucher*innen können CO2-Emissionen einsparen, indem der Film mit einer geringeren Auflösung angesehen wird. Für Geräte mit kleinem Display ist der Qualitätsunterschied für das menschliche Auge ohnehin nicht wahrnehmbar. Ein Webseitenbetreiber, der Videos auf seiner Seite darstellt, sollte die Autoplay-Funktion standardmäßig auf «Aus» stellen, um Daten und CO2 zu sparen.

Weitere Informationen

Die vorliegenden Ergebnisse wurden im Auftrag des Umweltbundesamtes durch das Öko-Institut und dem Fraunhofer IZM im Rahmen des Forschungsprojektes „Green Cloud-Computing“ erarbeitet. Die Berechnungen leiten sich ab aus Daten, die in Rechenzentren gemessen wurden und Daten aus technischen Datenblättern. Das Sachbilanzmodell der vorliegenden Studie orientiert sich an dem Indikatoren-Modell KPI4DCE (UBA 2018). Mit diesem Modell lassen sich die Lebensphasen der Herstellung und die Nutzung eines Rechenzentrums bilanzieren. Für die Umweltwirkungsabschätzung des Cloud-Computing-Services eines Rechenzentrums wurde das Indikatoren-Modell KPI4DCI in dem Forschungsvorhaben „Green Cloud-Computing“ erweitert. Die vollständigen Ergebnisse und der Abschlussbericht werden voraussichtlich im Dezember vorliegen.

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