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Menschen von oben fotografiert, die an einem Tisch sitzen.

Zukunftsthemen wie Machine Learning, Virtual Reality und Blockchains verändern unsere Welt tiefgreifend. Mit den Chancen, die sie uns bieten – und mit ihren Umweltauswirkungen. Neben den genannten Spitzentechnologien ist jedoch auch der Einfluss klassischer ITK nicht zu unterschätzen.

Nicht nur, dass die Durchdringung durch IT in allen Bereichen stetig zunimmt, auch die Anwendungsfälle werden zunehmend komplexer und verbrauchen exponentiell mehr Ressourcen. Zwar werden Systeme und ihre Hardware selbst immer effizienter, durch Jevon’s Paradox – auch Rebound-Effekt genannt – führt das allerdings zu mehr Angebot und Nutzung und nur selten zu geringeren Umweltauswirkungen.

Als einer der am schnellsten wachsenden Industriezweige werden die Umweltauswirkungen der Digitalwirtschaft zunehmend problematisch und haben in Bezug auf CO2-Emissionen längst mit dem weltweiten Flugverkehr gleichgezogen. Wir zeigen euch, welche Auswirkungen das sind und worauf spätestens jetzt zu achten ist.

Nachhaltigkeit hat viele Gesichter

Software verbraucht keinen Strom, Hardware schon. Aber wir nutzen Hardware, um darauf Software zu betreiben. Deshalb rechnen wir den Stromverbrauch auf die Software um, die wir auf der Hardware betreiben.

Aber Software hat nicht nur einen Einfluss auf die ökologische Nachhaltigkeit. Aus den Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen geht klar hervor, dass wir bei Nachhaltigkeit lange nicht mehr nur von Umweltauswirkungen sprechen. Bereits 1987 sah der Bruntland Report die ganzheitliche Betrachtung der Nachhaltigkeitsdimensionen in ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Bereichen vor.

Im Kontext von Software wird in der wissenschaftlichen Literatur zudem häufig die technische Nachhaltigkeit untersucht. Dabei geht es in der Regel um Fragen der Wartbarkeit und manchmal auch um Langlebigkeit. In diesem Bereich wurde bereits viel hilfreiche Arbeit geleistet, obwohl die Aspekte sozialer und insbesondere ökologischer Nachhaltigkeit eher stiefmütterlich behandelt wurden. Auch die wirtschaftliche Nachhaltigkeit – als wesentlicher Treiber der IT – wird bereits seit den 90er Jahren untersucht. Um euch eine ganzheitliche Bewertung des Themas über die klassischen Dimensionen hinaus zu ermöglichen, fokussieren wir uns in diesem Blog-Beitrag auf die ökologische und soziale Nachhaltigkeit.

Warum grüner Strom nicht genügt

Den Stromverbrauch eines Computers kann man mit haushaltsüblichen Geräten messen, bei Smartphones wird es aufgrund der Zwischenspeicherung in Akkus schon schwieriger. Wenn unsere Software nun nicht nur eine Clientanwendung, sondern ein verteiltes System und auf vielen Servern in diversen Rechenzentren verteilt ist, Drittanbieterdienste nutzt und über das Internet kommuniziert, dann sprechen wir über die Art von Software, die man heutzutage täglich nutzt und die einen wesentlichen Teil der relevanten Software ausmacht. Unter anderem diese schwer umzusetzende Messung sowie die Auslagerung ressourcenintensiver Prozesse in entfernte Rechenzentren sorgen dafür, dass weder Verbraucherinnen und Verbraucher noch Entscheiderinnen und Entscheider in Unternehmen den ökologischen Fußabdruck der verwendeten Software einschätzen können.

CO2-Emissionen

Da wir wissen, dass unser Stromverbrauch in Deutschland noch nicht vollständig durch regenerative Energieträger gedeckt wird – laut Bundesumweltamt waren es im letzten Jahr circa 41 Prozent –, hat dieser Stromverbrauch auch einen Einfluss auf die ökologische Nachhaltigkeit. Zur Bewertung der Umweltauswirkungen des Stromverbrauchs werden üblicherweise die verursachten CO2(-Äquivalent)-Emissionen betrachtet. Diese berechnen sich aus dem Produkt des verbrauchten Stroms sowie dessen CO2-Intensität. So werden allein für die Erstellung eines großen wiederverwendbaren Machine-Learning-Modells zur Sprachverarbeitung durchaus 284 Tonnen CO2 ausgestoßen – so viel, wie 600 Jahre kontinuierliches Neflix-Streaming erzeugt. Einige der wichtigsten Kennzahlen zum Umwelteinfluss von Software findet ihr zudem auf unserer Website zur digitalen Nachhaltigkeit.

E-Waste

Ein weiterer großer Umweltfaktor – neben dem Stromverbrauch – ist die Produktion und Entsorgung der Hardware. Server, Smartphones, Router und all die Mäuse, Tastaturen und sonstiges Zubehör, die wir herstellen, um damit Software zu nutzen. Bei Hardware kommen zusätzlich zur Emission von Treibhausgasen auch andere Dimensionen der ökologischen Nachhaltigkeit wie Ökotoxologie für die Entsorgung von E-Waste ins Spiel. E-Waste – oder einfach Elektroschrott – macht den am schnellsten wachsenden Anteil an Müll weltweit aus, rund 14 Prozent davon entstehen in Deutschland in Unternehmen.

Neben der Förderung der enthaltenen Rohstoffe unter oft menschenunwürdigen Bedingungen (soziale Nachhaltigkeit) und den negativen Auswirkungen der 1.000 durchschnittlich enthaltenen giftigen Stoffe auf Menschen und Umwelt hat dies auch gravierende wirtschaftliche Folgen. Kriterienkataloge zu digitaler Nachhaltigkeit wie jene des Blauen Engels oder der Gesellschaft für Informatik fordern vor diesem Hintergrund neben einem geringen Stromverbrauch durch Software auch Aspekte wie Abwärtskompatibilität auf ältere Hardware und eine geringe Hardware-Auslastung im Leerlauf.

Letztlich reicht ein Artikel nicht, um alle Umweltauswirkungen von Software zu beschreiben. Die sonstigen Auswirkungen reichen von Wasserknappheiten, verursacht durch die Kühlung von Rechenzentren, bis zu indirekten Auswirkungen wie der Abholzung von Wäldern und einer Verringerung der Artenvielfalt und darüber hinaus.

Inklusion durch digitale Lösungen

Im Kontext von Usability und Barrierefreiheit haben Aspekte der sozialen Nachhaltigkeit bereits vor 20 Jahren Einzug in gängige Standards gehalten – beispielsweise wie die ISO 25010 für Software-Qualität. Darüber hinaus gibt es jedoch weiterhin viele Aspekte sozialer Nachhaltigkeit, mit denen sich die Forschung erst seit wenigen Jahren beschäftigt. Angefangen bei Beispielen für nicht inklusive Sprache in der IT, wie der Bezeichnung von „Master and Slave“-Knoten im Bluetooth-Standard oder Begriffen wie Blacklists und Whitelists, bis hin zu direkten Auswirkungen von Software auf unser tägliches Leben.

Diese direkten Auswirkungen sehen wir bei älteren Menschen, die aufgrund fehlender Digitalkompetenzen aus der gesellschaftlichen Teilhabe ausgeschlossen werden, und reichen von Datenautonomie im Kontext von Tracking und Online-Werbung bis zu komplexen Herausforderungen wie Fake News und Menschenrechtsverletzungen.

Bei vielen der genannten Phänomenen lässt sich nicht mehr klar trennen, ob es sich um direkte Auswirkungen der Herstellung und des Betriebs der Software handelt oder ob nur die Anwendungsfälle der Software nicht nachhaltig sind.

Sollten wir das wirklich tun?

Genau diese Frage müssen wir uns bei der Umsetzung von Software-Anwendungsfällen zwangsläufig stellen. Wir können in der Konzeption und der Umsetzung von Software viele Entscheidungen beeinflussen, die das endgültige Produkt nachhaltiger machen. Wenn der Einsatzzweck der Software jedoch die Gesundheit von Menschen und Umwelt beeinträchtigt und sie durch die technologisch nachhaltigere Gestaltung effizienter und/oder kostengünstiger funktioniert – sich im Zweifel also auch noch besser verkaufen lässt –, ist aus Perspektive der Nachhaltigkeit wenig gewonnen. Der bereits in der Einleitung erwähnte Rebound-Effekt muss also auch bezogen auf die Anwendungsfälle abgewogen werden.

Gegenbeispiele sind unter den Begriffen Software for Sustainability oder Green Tech zu finden. Denn auch wenn wir die planetaren Grenzen nicht allein durch Software bewahren werden, bieten digitale Lösungen massive Potenziale, dem Klimawandel etwas entgegenzusetzen und auch die anderen Aspekte ökologischer Nachhaltigkeit – wie das Artensterben – positiv zu beeinflussen.

Was wir jetzt tun müssen

Expertise aufbauen

Wer heutzutage in die Jobportale der großen Innovatoren (wie Microsoft oder Amazon) schaut, versteht schnell, dass es längst nicht mehr nur um die Erfüllung von Berichtspflichten geht. Sie haben Nachhaltigkeit als Zukunftsthema verstanden, das neben einer gesteigerten Lebensqualität auf unserem Planeten bereits jetzt die ertragreichen Geschäftsmodelle der Zukunft hervorbringt. Dazu werden neue interdisziplinäre Teams gebildet und Talente an Bord geholt. Zusätzlich werden bestehende Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus allen Bereichen sensibilisiert und befähigt, Nachhaltigkeit zukünftig als gleichwertige Anforderung mitzudenken.

Verantwortung übernehmen

Denn die Verantwortung liegt längst nicht nur bei Verbraucherinnen und Verbrauchern. Auch wenn das Mineralölunternehmen BP 2004 das Konzept des persönlichen ökologischen Fußabdrucks populär gemacht hat, sind immer noch nur 100 Unternehmen für 71 Prozent aller CO2-Emissionen verantwortlich. Verbraucherinnen und Verbraucher können zwar einen kleinen Beitrag leisten – wie wir in unserem erschienenen Blog-Beitrag zum CO2-Fußabdruck von E-Mails zeigen –, der größere Handlungsspielraum liegt jedoch bei den Unternehmen und in der Regulatorik.

Handeln

Das Sustainable Software Engineering versucht in diesem Kontext viele der vorgestellten Herausforderungen im Bereich digitaler Nachhaltigkeit zu lösen. Es verbindet Erkenntnisse aus der Klimaforschung, zu Energiemärkten, aus der Messtechnik und der Umweltinformatik, um Software auf allen Nachhaltigkeitsdimensionen zu verstehen und zu verbessern.

Einen ersten Vorgeschmack auf noch folgende Inhalte zum Thema bekommt ihr bereits in unseren Artikeln zum Green Software Engineering in Java und zum Green Cloud Computing. Und auch Green-Tech-Lösungen wie die Planet Hero App oder Urban Energy stellen wichtige Bausteine für eine wirtschaftliche, ökologische und sozial nachhaltige Zukunft dar.

Bild Yelle Lieder

Autor Yelle Lieder

Yelle Lieder beschäftigt sich mit der Planung und Umsetzung nachhaltiger digitaler Produkte und Dienstleistungen. Im Kontext digitaler Nachhaltigkeit berät er zur Ermittlung und Reduktion der Umweltauswirkungen sowie zum Product Management digitaler Lösungen.

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