5. Activity Woche: Energieeffiziente IT

Mit der Studie zum Treibhauspotenzial von IT-Geräten hat das Unternehmen Gartner die Umweltrelevanz von IT-Geräten deutlich gemacht. Gartner hat ermittelt, dass das Treibhauspotenzial der IKT weltweit bei ca. 2 % liegt, was in etwa dem Treibhauspotenzial des Flugverkehrs entspricht. In der Studie wurde der Energieverbrauch für den Betrieb von PCs, Servern, Druckern und Telefonanlagen, für die Kühlung von Serverräumen sowie für die Herstellung von PCs und Mobiltelefonen berücksichtigt. Seit Erscheinen der Studie hat das Thema "Green IT" bzw. Energieeffizienz von IT-Geräte an Bedeutung gewonnen. Dennoch lohnt es sich, beim Einkauf weiterhin auf Energieeffizienz zu achten, da die angebotenen Geräte noch immer nennenswerte Unterschiede in Bezug auf die Leistungsaufnahme aufweisen.

Auch bei grundsätzlich effizienten Geräten lässt sich der Energieverbrauch durch einfache Maßnahmen noch weiter verringern. Folgende Tipps helfen, den Stromverbrauch zu senken und Kosten zu sparen:

  • Hard-Switch oder Steckerleiste: Ein eingebauter sogenannter Hard-Switch erlaubt die komplette Trennung des Geräts vom Stromnetz, d.h. das Gerät verbraucht dann im ausgeschalteten Zustand keine Energie. Beim Ausschalten über einen sogenannten Soft-Switch wird das Gerät nicht vom Netz getrennt. Gewisse Reaktivierungsfunktionen und Netzfunktionen bleiben gegebenenfalls aktiv. Im Standby-Betrieb können bis zu 10-20 Watt beansprucht werden und tragen somit wesentlich zum Gesamtenergieverbrauch bei. Alternativ zu einem eingebauten Hard-Switch oder Netzschalter kann auch eine Steckerleiste eingesetzt werden.
  • Abstellen der kontinuierlichen Netzwerkfunktion im Standby-Betrieb: Bei vielen Geräten können die kontinuierlichen Netzwerkfunktionen im Standby-Betrieb abgeschaltet werden. Der geringfügige Nachteil dabei ist, dass verschiedene Programminformationen beim Start eines TV-Geräts zunächst geladen werden müssen.
  • Adaptive Helligkeitsanpassung: Verschiedene Produkte bieten eine automatische Helligkeitsanpassung abhängig von der Helligkeit der Umgebung. Damit kann insbesondere bei typischer reduzierter Abendbeleuchtung Strom gespart werden.
  • Verwendung von Anwesenheits- bzw. Bewegungssensoren: Manche Produkte bieten darüber hinaus Anwesenheitssensoren mit einer automatischen stufenweisen Abschaltung von Bild, Ton und Gerät insgesamt. Das Gerät geht sukzessive in einen höheren Energiesparmodus über, wenn sich längere Zeit kein Zuseher vor dem Bildschirm befindet oder der Zuseher eventuell einschläft.

Im Zuge der Technologieentwicklung konnte der Energieverbrauch in den vergangenen Jahren deutlich gesenkt werden. Dies ist zu einem großen Teil darauf zurückzuführen, dass die CCFL-Hintergrundbeleuchtung (Cold Cathode Fluorescent Lamp) durch die stromsparende LED-Hintergrundbeleuchtung abgelöst wurde.

Weiters zeichnen sich moderne Bildschirme durch eine verbesserte Ergonomie bzw. verbesserte Einstellmöglichkeiten aus.

Wie wähle ich ein passendes Gerät für meinen Bedarf?

Bei der Wahl eines neuen PC-Monitors ist zunächst der hauptsächliche Verwendungszweck zu berücksichtigen. Grundsätzlich wichtig sind die geeignete Bildschirmgröße, die Bildqualität und je nach Anwendung die ausreichende Helligkeit des Schirms.

Energieverbrauch und Einsparungspotenzial

Die Energieeffizienz von PC-Monitoren wurde in den letzten Jahren deutlich verbessert. Dennoch bestehen zwischen verschiedenen Produkten teilweise noch deutliche Unterschiede. Echte "Energieschleudern" sind jedoch nicht mehr sehr häufig anzutreffen. Ältere Geräte beanspruchen vielfach mehr als 50 Watt, energieeffiziente neue Modelle mit durchschnittlichem Bildschirmformat kommen heute hingegen mit etwa 15 Watt aus. Das Einsparpotenzial ist daher je nach eingesetztem Altgeräte erheblich. Der Energiebedarf von Monitoren muss heute von den Herstellern standardmäßig deklariert werden.

Es gibt jedoch kein EU-Energielabel wie bei Haushaltsgeräten. Die Energiedaten müssen daher den Produktinformationen der Hersteller entnommen werden. Einen umfassenden Überblick über die energieeffizientesten Produkte, die in Österreich angeboten werden, gibt das Informationsservice www.topprodukte.at. topprodukte.at ermöglicht einen einfachen Produktvergleich für Modelle der führenden Hersteller. Eine gewisse, allerdings nur recht grobe Orientierungshilfe bietet auch das Energy Star-Label.

Als grober Richtwert für Geräte mittlerer Größe (22 Zoll) gilt, dass ein effizientes Gerät heute weniger als 20 Watt und ein sehr effizientes Gerät weniger als 15 Watt benötigt. Neben dem Stromverbrauch im Betrieb ist auch der Strombedarf im Standby- bzw. Off-Betriebsmodus zu beachten. Monitore werden häufig über viele Stunden hinweg im Standby-Modus betrieben, d.h. sie sind eingeschaltet, werden jedoch nicht genutzt und verbrauchen damit unnötig Strom.

Verschiedene Monitore verfügen über zusätzliche Energiesparoptionen wie beispielsweise eine dynamische Helligkeitsanpassung und verschiedene Power-Management-Funktionen. Relevante Informationen zu Energie- und Umweltaspekten für Monitore bieten unter anderem die Programme Energy Star, Blauer Engel und EPEAT. ·

  • Energy-Star
    Das US/EU Energy-Star-Programm für Bürogeräte labelt Produkte, die gewisse Energieeffizienzkriterien erfüllen. Im Standby- und Off-Modus dürfen die Schirme maximal 0,5 Watt beanspruchen, um Energy-Star-konform zu sein. Für die Festlegung der Kriterien werden auch Zusatzfunktionalitäten wie Helligkeitssensoren oder eventuell eingebaute TV-Tuner berücksichtigt.
    (Details zu den Kriterien finde Sie auf www.energystar.org) ·
  • Blauer Engel
    Ein vor allem in Deutschland anerkanntes Umweltzeichen ist der Blaue Engel. Neben dem Energieverbrauch definiert der Blaue Engel auch Kriterien für die Produktherstellung und das Recycling. Beispielsweise wird vorgeschrieben, dass mindestens 3 Jahre nach Auslaufen der Produktion noch Ersatzteile für das Produkt verfügbar sein müssen.
    (Details zu den Kriterien finde Sie auf www.blauer-engel.de) ·
  • EPEAT
    EPEAT (Electronic Product Environmental Assessment Tool) ist ein weiterer ganzheitlich ausgerichteter Umweltstandard für elektronische Geräte. Die Bewertungskriterien umfassen im Wesentlichen die Herstellung, die Lebensdauer, die Recyclingmöglichkeiten, sowie auch die Verpackung der Geräte. Ein Teil der Vorgaben ist verpflichtend, andere wiederum sind nur optional zu berücksichtigen. Erfüllt ein Produkt alle Musskriterien, wird es mit dem EPEAT Label "Bronze" ausgezeichnet. Werden zusätzlich noch mindestens 50 % der optionalen Vorgaben erfüllt, so wird EPEAT Level "Silber" erreicht. Für den EPEAT Level "Gold" müssen mindestens 75% der optionalen Kriterien erfüllt werden.
    (Details zu den Kriterien finde Sie auf www.epeat.net)

PCs und Laptops

Seit einigen Jahren besteht für viele Anwendungsbereiche ein deutlicher Trend weg vom PC hin zu Notebooks. Notebooks werden ihrerseits nicht nur immer dünner und leichter, seit der Einführung von Windows 8 ist auch eine Verschmelzung mit Tablets zu beobachten. Hybridmodelle sehen aus wie ein Tablet mit ansteckbarer Tastatur. Viele Laptops sind heute bereits mit Touchscreens ausgestattet. So genannte "Ultrabooks" sind sehr dünne und leichte Notebooks, die häufig mit SSD-Festplatte (SSD steht für Solid State Disc) ausgerüstet sind. Diese Festplatten benötigen kein mechanisches Laufwerk mehr und sind leichter, schneller, energiesparender, aber auch teurer als herkömmliche Harddisks. Klassische Standrechner (PCs) werden meist nur noch für leistungsintensive Anwendungen wie Spiele oder Videobearbeitung angeschafft. Notebooks sind nicht nur praktischer und mobiler, sondern meist auch energiesparender. Eine relativ neue Designvariante sind All-In-One-PCs, d.h. Bildschirme mit eingebautem Rechner und Touchscreen. Der Energieverbrauch von PCs und insbesondere von Notebooks konnte in den vergangenen Jahren vor allem in Relation zur Rechenleistung deutlich reduziert werden. Einsparungen werden jedoch häufig durch höhere Rechenleistung und zusätzliche Funktionen wieder aufgezehrt. Mit etwas Umsicht beim Gerätekauf und der Berücksichtigung von einfachen Energiespartipps kann man auch bei PCs und Notebooks noch Energie und damit Betriebskosten sparen. Grundsätzlich sollten folgende Aspekte beim Kauf berücksichtigt werden:

  • PCs oder Notebookmodelle werden zumeist in verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlich leistungsfähigen Prozessoren angeboten. Hohe maximale Rechenleistung bedeutet oft auch höheren Energieverbrauch und ist für die meisten Anwendungen im Haushaltsbereich unnötig (Office, Internet, Email etc.). Man kann daher für die meisten Anwendungen ohne Komfortverlust auf Produkte mit energiesparenden Prozessoren und langsameren Festplatten setzen und hat bei Notebooks dabei gleichzeitig den Vorteil der längeren Akkulaufzeit.
  • Solid-State-Festplatten (SSCDs) haben einen geringeren Energieverbrauch, sind schnell und leise.
  • Alle PCs und Notebooks verfügen über sogenannte Powermanagement-Funktionen, mit denen der Stromverbrauch bedarfsspezifisch angepasst werden kann bzw. die Geräte in einen Energie sparenden Betriebsmodus versetzt werden können. Über solche Funktionen sollte man sich beim Einkauf informieren.
  • Bei der Geräteauswahl sollten die Kriterien und Labels von Energy Star und EPEAT berücksichtigt werden. Energy Star legt regelmäßig neue Energieeffizienzkriterien fest, um die 20-30% der energieeffizientesten Produkte zu labeln. EPEAT definiert darüber hinaus weitere Umweltkriterien, die auch Aspekte der Materialverwertung berücksichtigen.

Maßnahme 1: Benutzersensibilisierung
Da die Anwender einen sehr großen Einfluss auf den Energieverbrauch der verwendeten Systeme haben, müssen diese für das Thema sensibilisiert werden. Energieverbräuche sollten klar ersichtlich sein. Energiemonitore zeigen. was im Büro verbraucht wird. Die typischen Verbräuche der Geräte können einmalig gemessen werden und beispielsweise per Sticker am Gerät sichtbar gemacht werden. Ebenso können witzige Denkanstoß-Kleber an die Maßnahmen erinnern. Verhaltensweisen wie "abends alle Geräte ausschalten" sollten schriftlich festgehalten werden (Hausordnung, Mitarbeiterhandbuch). Die Etablierung einer "grünen" Kultur im Unternehmen und regelmäßige Schulungen zum Thema halten die Mitarbeiter motiviert für Energieeinsparungen. Denkbar sind auch Wettbewerbe wie: Welche Abteilung schafft die höchste Reduktion des Energieverbrauches.

Maßnahme 2: Einstellung der Energieoptionen und Nachtabschaltung
IT Geräte benötigen in Arbeitspausen fast gleich viel Energie wie in der typischen Büroanwendung. Diese sollten deshalb möglichst automatisiert in den effizientesten Zustand wechseln. Bildschirmschoner sind bei Flachbildschirmen nicht mehr nötig und führen oft zu Mehrverbrauch. Besser ist es, die Bildschirme durch Aktivierung der Energieoptionen nach 5- 10 Minuten automatisiert abzuschalten. Ebenso sollten die Rechner und Peripheriegeräte in den Energiesparmodus wechseln wenn nicht in Verwendung. Die Benutzer sollten einfache Möglichkeiten für das aktive Abschalten bekommen. Aktivierung des Energiesparmodus durch Drücken der Aus-Taste kann aktiviert werden. Oder es wird ein entsprechendes Symbol für das schnelle Energiesparen am Desktop eingerichtet. Abends ist das komplette Abschalten immer sinnvoll. Jedoch braucht auch der Energiesparmodus bei modernen Geräten sehr wenig Energie. Master-Slave-Steckerleisten oder solche mit abgesetztem Schalter helfen bei der Komplettabschaltung aller Geräte am Arbeitsplatz. Die Verwaltung von Energieoptionen kann mit entsprechenden Skripts oder Drittsoftware auch automatisiert und zentralisiert werden.

Maßnahme 3: Beschaffung energieeffizienter Geräte
Die Aussage, dass energieeffiziente Geräte in der Anschaffung teurer sind als konventionelle Geräte, kann vom Umweltverband Vorarlberg, der für das Land und die Gemeinden auch IT- Geräte beschafft, nicht bestätigt werden. Teilweise ist das energieeffizienteste Gerät auch das billigste, teilweise nicht.

Maßnahme 4: Einführung von Thin Client Computing
Deutliche Einsparungen im Energieverbrauch und unter anderem auch im Verwaltungsaufwand sind durch das Ersetzen von Personalcomputern durch Thin Clients zu erzielen. Die Konsolidierung vieler Benutzer auf wenigen Rechnern führt zu entsprechenden Skalierungseffekten. Die höchste Einsparung wird erzielt, wenn die Benutzer sich einen Remote Desktop Server teilen. Dabei steht allen Anwendern die gleiche Umgebung zur Verfügung. Es ist mit Desktop Virtualisierung jedoch auch möglich, für jeden Benutzer einen eigenen virtuellen Rechner zu Verfügung zu stellen.

Maßnahme 5: Druckkosten sparen
Um Druckkosten einzusparen, sollten als wichtigste Maßnahme Arbeitsplatzdrucker abgebaut und durch zentrale Geräte ersetzt werden. Diese arbeiten in der Summe sparsamer, und wenn die Benutzer ein paar Schritte gehen müssen, wird weniger gedruckt. Durch doppelseitigen Druck kann Papier eingespart werden, ebenso durch die Digitalisierung von Arbeitsabläufen. Der Benutzerkomfort darf darunter jedoch nicht leiden. Für viele Ausdrucke reicht die Qualität des Tonersparmodus. Die Bereitstellung der Druckertreiber mit entsprechenden Voreinstellungen vereinfacht die Anwendung. Gutes Recyclingpapier ist inzwischen von Frischfaser-Papier kaum mehr zu unterscheiden. Da auch die Kosten nicht wesentlich anders sind, sollte eigentlich kein Frischfaser-Papier mehr zum Einsatz kommen.

 

Maßnahme 1: Auslagerung von Diensten (Cloud Computing)
Viele IT-Dienste können heutzutage auf Mietbasis in der Cloud (im Internet) deutlich günstiger als im Haus betrieben werden. Die Sicherheit und der Datenschutz können von den spezialisierten Unternehmen besser gewährleistet werden. Dadurch werden interne Ressourcen eingespart. Die Konsolidierung auf wenigen, großen Systemen führt auch in der Summe zu Energie- und Ressourceneinsparungen.

Maßnahme 2: Serverkonsolidierung und -virtualisierung
Da typische Server im Durchschnitt meist unter 15% ausgelastet sind, können diese mittels Virtualisierung auf neuer Hardware zusammengefasst werden. In diesem Zuge ist auch die Einführung von ausfallsicheren Systemen möglich. Auch in Umgebungen mit wenigen Servern ist diese Maßnahme sinnvoll.

Maßnahme 3: Effiziente Geräte
Wie auch im Clientbereich, gibt es auch bei der Serverhardware große Unterschiede in der Effizienz. Aufgrund der Heterogenität sind direkte Vergleiche nicht einfach. Energielabels für Server sind noch nicht sehr verbreitet. Es gibt für kleine bis mittelgroße Server jedoch das Energy-Star Zertifikat, mit dem ein paar einzelne Geräte ausgestattet sind. Grundsätzlich sollte auf richtige Dimensionierung geachtet werden. Mehrere CPU-Sockel sind nur dann einzusetzen wenn diese auch genutzt und ausgelastet werden. Auf Netzteil-Effizienz achten (>90%). Bladesysteme sind sinnvoll, wenn damit viele einzelne Geräte ersetzt werden sollen. Teilbestückte Bladesysteme sind weniger effizient als Einzelserver.

Maßnahme 4: Nachtabschaltung
Viele Server haben nachts und am Wochenende keine Aufgabe. Diese können nach Abschluss einer eventuell nötigen Sicherung automatisiert abgeschaltet werden. Morgens werden diese zeitgesteuert, manuell oder beim ersten Zugriff gestartet. Virtualisierungsplattformen bieten die Möglichkeit, Teile der Hardware in Niederlastzeiten abzuschalten. Ebenso können Server einer Remote-Desktop-Farm (für Thin Clients) abgeschaltet werden, wenn nur noch weniger Benutzer Zugriff benötigen.

Maßnahme 5: Reduktion von Datenspeichersystemen
Vor allem bei Dateien mit großem Speicherbedarf wie Foto, Musik und Videodateien sollten genaue Regeln definiert sein, was in welcher Form am Netzwerk gespeichert wird. Unstrukturiert abgelegte Fotos können nach Ablauf einer bestimmten Dauer in der Auflösung reduziert werden. Damit sind die Informationen weiterhin vorhanden, der Platzbedarf reduziert sich jedoch auf einen Bruchteil. Wie auch die Server selbst, sollten Speichersysteme auf wenige, zentrale Systeme konsolidiert werden.

Maßnahme 1: Energieverbräuche erfassen
Für die realistische Bewertung von Optimierungsmaßnahmen sind reale Verbrauchszahlen notwendig. Meist haben die Unternehmen noch kein durchgängiges Energie-Monitoring. Im IT Bereich sind vor allem die Verbräuche der Unterbrechungs-freien Stromversorgung, der Kühlsysteme und der IT selbst interessant. Mit diesen Zahlen kann auch der Rechenzentrums-Energieeffizienzwert PUE (Power Usage Effectiveness) bestimmt werden. Dieser ergibt sich aus Gesamt-Energieaufnahme in Verhältnis zur IT-Energieaufnahme. Der Wert 1 ist das theoretische Minimum. Ein Wert unter 1,5 sollte erreichbar sein. Ebenso sollte die Temperatur an verschiedenen Punkten im Serverraum überwacht werden. Wichtig sind die Ansaugtemperaturen der Server auf der Rackvorderseite (Kalt- / Warmgang).

Maßnahme 2: Regelmäßige Wartung und Strukturierung
Die Wege der Kühlluft im Rechenzentrum müssen freigehalten werden. Oft wird diese über den Doppelboden zugeführt. Deshalb muss dieser frei von Hindernissen sein. Ebenso sollte die Verkabelung in den Racks ordentlich strukturiert werden. Glastüren an konventionellen Racks verhindern die effektive Kühlluftzufuhr, idalerweise werden die Türen komplett entfernt. Eine regelmäßige Wartung der Kühltechnik erhält deren Effizienz.

Maßnahme 3: Optimierung der Klimatisierung
Kühlung von Räumen bedeutet immer Wärmetransport von drinnen nach draußen. Je besser das Verhältnis der Temperatur am Innenteil zu der am Außenteil ist, umso weniger Aufwand ist für die Kühlung nötig. Damit die Temperatur am Außenteil möglichst niedrig bleibt, sollte dieses im Schatten platziert werden. Ideal ist, wenn Grundwasser zur Rückkühlung verwendet werden kann. Um die Temperatur am Innenteil möglichst hoch zu halten, müssen die Luftströme gesteuert werden. Die kühle Zuluft darf sich nicht mit der warmen Abluft vermengen. Deshalb sind die IT-Geräte in den Räumen so aufzustellen, dass sich warme und kalte Gänge ergeben. Diese Bereiche werden dann so abgeschottet, dass die Vermischung der Luftströme verhindert wird. Ebenso sind freie Bereiche in den Serverracks zu verblenden. Auch wenn in kleineren Serverräumen eine komplette Abschottung nicht möglich ist, sollte für eine möglichst stabile Warm- / Kaltluftströmung gesorgt werden. Damit können die umgesetzten Luftmengen reduziert werden, die Zulufttemperatur kann höher gewählt werden (Empfehlung 25°) und die Rückkühlung benötigt weniger Energie. Durch die hohen erreichbaren Temperaturen im Warmbereich (>30°), kann auch eine Wärmerückgewinnung zur Nutzung der Abwärme in anderen Räumen wirtschaftlich betrieben werden.

Maßnahme 4: Optimierung Unterbrechungsfreie Stromversorgung
In der batteriegestützten Ausfallsicherung der IT-Systeme werden oft bis über 10% der Energie verschwendet. Um die Verluste möglichst gering zu halten, sollten die USV-Systeme mit möglichst hoher Auslastung betrieben werden. Die Nutzung eines eventuell vorhandenen Eco- Modus halbiert die Verluste, erhöht das Risiko aber minimal. In der Anschaffung ist auf den Wirkungsgrad bei geplanter Auslastung zu achten. Die Herstellerangaben liegen oft bei 80% Auslastung, die in der Praxis kaum erreicht wird. Für die effektive Kühlung müssen die Batterien, wenn möglich, vom Leistungsteil abgetrennt werden, da die Akkus bei Temperaturen über 25° deutlich an Lebensdauer verlieren. Selbst verursachen die Batterien keine Abwärme. Die Leistungsteile können aber ohne weiteres bei über 30° betrieben werden.