Green Requirements Engineering

In Zeiten zunehmender Digitalisierung und steigender Umweltbelastung rückt das Thema Nachhaltigkeit auch im Softwareentwicklungsprozess in den Fokus. Das betrifft nicht nur die Infrastruktur, sondern auch die Art und Weise, wie wir Anforderungen an Software formulieren. Das sogenannte Green Requirements Engineering (Green RE) beschäftigt sich mit genau dieser Fragestellung: Wie lassen sich Nachhaltigkeitsaspekte systematisch und messbar in die Anforderungserhebung und -spezifikation integrieren?

Green RE beschreibt die systematische Erfassung, Spezifikation und Verankerung von Anforderungen, die auf eine umweltfreundliche, energieeffiziente und ressourcenschonende Softwareentwicklung und -nutzung abzielen. Dabei geht es nicht nur um funktionale Anforderungen, sondern vor allem um nicht-funktionale Anforderungen (NFRs), die z. B. Energieverbrauch, CPU-Auslastung oder CO₂-Fussabdruck betreffen.

Zentrale Begriffe im Green RE:

• Green Coding: nachhaltige Programmierung, z. B. durch effiziente Algorithmen.
• Green Operations: ressourcenschonender Betrieb von Software.
• Digital Environmental Footprint: CO₂-Äquivalent bzw. Umweltauswirkung eines digitalen Produkts.

Nachhaltigkeit umfasst im Softwarekontext fünf zentrale Dimensionen, die im Requirements Engineering gezielt berücksichtigt werden können

• Ökologische Nachhaltigkeit:  Reduktion von Energieverbrauch, Ressourcenbedarf und CO₂-Emissionen durch effiziente Anforderungen an Betrieb und Architektur.
• Ökonomische Nachhaltigkeit:  Förderung von Kosteneffizienz und langfristigem Nutzen durch Wiederverwendbarkeit, geringe Wartungskosten und Investitionssicherheit.
• Soziale Nachhaltigkeit:  Sicherstellung von Zugänglichkeit, Fairness und Benutzerfreundlichkeit – z. B. durch Barrierefreiheit oder sprachlich-kulturelle Diversität.
• Technische Nachhaltigkeit: Fokus auf Langlebigkeit, Wartbarkeit und Anpassbarkeit von Systemen – etwa durch modulare Architektur, gute Dokumentation und technologische Stabilität.
• Individuelle Nachhaltigkeit:  Berücksichtigung der kognitiven Belastung und des Wohlbefindens der Nutzer*innen durch transparente, respektvolle und nicht manipulative Nutzerführung.

Diese Dimensionen bieten eine fundierte Grundlage, um Green RE systematisch, strukturiert und zielgerichtet zu formulieren.

Allerdings ist hierbei auch zu beachten, dass es häufig zu Zielkonflikten kommt.

In der praktischen Umsetzung von Green RE zeigen sich häufig Zielkonflikte zwischen den fünf Nachhaltigkeitsdimensionen. Besonders ausgeprägt ist der Konflikt zwischen ökonomischen und ökologischen Zielen: Energiesparende oder ressourcenschonende Lösungen sind technisch oft aufwendiger oder mit höheren Anfangsinvestitionen verbunden.

Diese Konflikte lassen sich nicht vollständig vermeiden. Daher ist ein wichtiger Teil des Green RE diese bewusst zu identifizieren, dokumentieren und mit Stakeholdern zu bewerten. Zielkonflikte sind damit kein Hindernis, sondern ein integraler Bestandteil nachhaltiger Anforderungsarbeit. Methoden wie Szenarien oder Trade-off-Analysen helfen, die Auswirkungen unterschiedlicher Optionen transparent zu machen und eine Lösung für die potenziellen Konflikte zu finden.

Nachhaltigkeitsaspekte lassen sich in den klassischen RE-Aktivitäten gezielt verankern

• Erheben: Bereits bei der Anforderungserhebung sollten Fragen zur Umweltverträglichkeit und Energieeffizienz gestellt werden. Stakeholder-Interviews, Workshops und Fragebögen können gezielt um Nachhaltigkeitsaspekte erweitert werden, z. B. "Welche Umweltziele sollen durch das System unterstützt werden?" Wichtig ist hier auch Sustainability Stakeholder zu identifizieren
• Analysieren: Bei der Analyse können Zielkonflikte zwischen Nachhaltigkeit und anderen Qualitätsanforderungen (z. B. Performance, Usability) identifiziert und abgewogen werden. Es empfiehlt sich, Nachhaltigkeit als explizites Ziel im Zielmodell abzubilden.
• Dokumentieren: Anforderungen sollten so dokumentiert werden, dass Nachhaltigkeitsaspekte messbar und testbar sind, z. B. als NFRs mit konkreten Grenzwerten oder Schwellenwerten.
• Validieren: Die Validierung sollte sicherstellen, dass nachhaltigkeitsrelevante Anforderungen vollständig und konsensfähig sind. Auch hier bieten sich Review-Checklisten oder Nachhaltigkeitsszenarien an.
• Verwalten: Green Requirements sollten versionierbar und tracebar sein – insbesondere, um ihre Umsetzung im Verlauf des Projekts verfolgen zu können. Metriken wie CO₂-Reduktion pro Release können helfen, den Fortschritt zu quantifizieren.

Ein nützliches Instrument zur strukturierten Einbindung von Nachhaltigkeitsaspekten in den RE-Prozess ist das  Sustainable Awareness Framework. Dieses Framework unterstützt RE-Teams dabei, systematisch Bewusstsein für ökologische, soziale und ökonomische Auswirkungen von Anforderungen zu entwickeln. Es bietet eine Sammlung von Fragen, Kriterien und Entscheidungshilfen, die in Workshops oder Reviews eingesetzt werden können. Ziel ist es, sowohl bei Stakeholdern als auch im Projektteam eine nachhaltigkeitsorientierte Denkweise zu fördern und Nachhaltigkeitsaspekte frühzeitig und konsistent zu berücksichtigen.

Beispiel einer User Story mit Nachhaltigkeitszielen

User Story: Als Produktverantwortlicher möchte ich, dass das Backend-System bei Leerlauf automatisch in einen stromsparenden Modus wechselt, um den Energieverbrauch zu reduzieren.

Akzeptanzkriterien:

• Der Stromsparmodus wird bei CPU-Auslastung < 10% für 5 Minuten aktiviert.
• Im Stromsparmodus sinkt der Energieverbrauch um mindestens 30%.
• Aktive Nutzertransaktionen werden nicht unterbrochen.
• Die Umstellung wird im Monitoring protokolliert.

Das Thema Green IT und nachhaltige Softwareentwicklung gewinnt zunehmend an Bedeutung – auch in der Schweiz. Unternehmen erkennen die Relevanz ökologischer Aspekte, bei vielen fehlt allerdings noch die operative Umsetzung.

Status quo:

• Nachhaltige IT wurde in den vergangenen Jahren vielfach diskutiert und gilt inzwischen als wichtiger Beitrag zur ökologischen Nachhaltigkeit in Unternehmen.
• In der Praxis fehlt es jedoch vielfach an etablierten Werkzeugen sowie klaren Messmetriken, um Nachhaltigkeitsziele systematisch umzusetzen.
• Entwicklung von ersten Green-Performance-Indikatoren (z. B. Energieverbrauch pro Transaktion)
• Neue Markteintritte mit spezialisierten und KI-gestützten Lösungen eröffnen nun konkrete Wege zur automatisierten Erfassung von Nachhaltigkeitsmetriken – was Green Requirements Engineering deutlich praxisnäher und instrumentell robuster machen wird.
• ABER: Der Einsatz von KI kann bei der Messung von Nachhaltigkeitsmetriken hilfreich sein allerdings muss hier auch berücksichtigt werden, dass KI Systeme mehr Rechenleistung und damit auch mehr Stromverbrauch und Hardware in Anspruch nehmen. Hier ist wieder ein Zielkonflikt zu erkennen der spezifisch zu bewerten und zu analysieren ist. An diesem Szenario lässt sich ableiten, dass Green RE auch eng mit der verwendeten Infrastruktur und den Systemen zusammenspielt.
• Zudem werden Softwareentwicklungs- und Betriebsteams zunehmend für Green-Coding-Praktiken und Energieoptimierung sensibilisiert.
• Barrierefreiheit: European Accessibility Act (EAA) verpflichtet seit 2025 Hersteller und Anbieter, digitale Produkte und Dienste – wie Websites und Apps – in der EU zugänglich zu gestalten. Dieses EU‑Gesetz betrifft er auch schweizer Unternehmen, die Produkte/Dienste in EU‑Länder liefern. Das stärkt den Aspekt „Social“ und fordert konkrete, barrierefreie Anforderungen bereits im RE-Prozess.
• Stichwort ESG : ESG (Environmental, Social, Governance) ist ein Bewertungsrahmen, der Unternehmen dazu verpflichtet, ihre ökologischen, sozialen und unternehmensethischen Auswirkungen transparent zu machen. In der Schweiz gelten seit dem Kalenderjahr 2023 verbindliche ESG-Berichtspflichten für grosse Unternehmen, die erstmals ab 2024 erfüllt werden müssen (gemäss Art. 964a–964c OR). Diese Vorschriften zielen darauf ab, nachhaltigkeitsrelevante Informationen wie CO₂-Emissionen, soziale Risiken oder Compliance-Strukturen offen zu legen. Für das Requirements Engineering bedeutet das: Anforderungen müssen so dokumentiert, nachvollziehbar und überprüfbar sein, dass sie ESG-konforme Produkte und Services ermöglichen.

Trotz wachsender Bedeutung und methodischer Fortschritte stößt Green Requirements Engineering in der Praxis auf verschiedene Einschränkungen:

• Cloud-basierte Systeme: Viele moderne Anwendungen laufen auf Cloud-Infrastrukturen, in denen Ressourcen dynamisch zugewiesen werden. Auch wenn eine Softwarelösung effizient gestaltet ist, hat dies nur begrenzten Einfluss auf den Energieverbrauch des gesamten Rechenzentrums – dieses läuft unabhängig weiter.
• Erhöhter Energieverbrauch durch KI: Der Einsatz von KI – etwa für Nutzungsanalyse, Automatisierung oder Nachhaltigkeitsmessung – kann durchaus hilfreich sein, zieht jedoch selbst hohe Rechenlasten nach sich. Daraus ergibt sich ein Zielkonflikt, der kontextabhängig bewertet werden muss.
• Abhängigkeit von Infrastrukturgegebenheiten oder -entscheidungen: Green RE kann Anforderungen an Effizienz formulieren, jedoch nur wirksam sein, wenn auch Infrastrukturentscheidungen – etwa zur Skalierung (z. B. Kubernetes) oder zur Hardwareeffizienz – einbezogen werden. Nachhaltigkeit entsteht nicht allein auf Anforderungsebene, sondern durch Zusammenspiel von Architektur, Betrieb und Organisation.

Diese Grenzen zeigen: Green RE ist ein wirksames Instrument zur Bewusstseinsbildung und strukturierten Anforderungsdefinition, ersetzt aber keine ganzheitliche Nachhaltigkeitsstrategie.

Green Requirements Engineering ist ein Thema mit wachsender Relevanz. Unternehmen erkennen zunehmend, dass Nachhaltigkeitsaspekte im Softwarelebenszyklus nicht nur ein gesellschaftliches Anliegen sind, sondern auch strategische Chancen bieten.

Dabei ist Green RE keineswegs als Ersatz, sondern als Ergänzung zu verstehen, die in allen RE-Aktivitäten zu berücksichtigen ist– mit dem Ziel, ökologische Wirkungen bewusster zu berücksichtigen und langfristig ressourcenschonendere Lösungen zu entwickeln.