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Fossile Brennstoffe, Verschmutzung sowie der Einfluss der Menschheit auf das Klima der Erde stellen ein Problem dar. Auch die Energie, die uns durch den Tag bringt, ist Teil desselben Problems.
Es ist jedoch ein offenes Geheimnis in der Branche, dass Innovationen, neue kritische Rohstoffe sowie bereits verfügbare Hardware- und Softwaretechnologien schnellere Fortschritte auf dem Weg zu echter Kohlenstoffneutralität ermöglichen können.
Techopedia hat mit Experten aus verschiedenen Bereichen über grüne Hardware und grüne Software gesprochen.
Was wir dabei herausfanden, war inspirierend, aber teilweise auch alarmierend. Die Frage, die sich uns stellt, ist, warum sich umweltfreundliche Innovationen nicht schneller entwickeln.
Wichtigste Erkenntnisse
- Trotz ihres Potenzials wird die Entwicklung „grüner“ Software von Unternehmen weltweit weitgehend ignoriert, und laut Gartner werden die entsprechenden Lösungen nur langsam angenommen.
- Der Einsatz von Virtualisierung kann globale Infrastrukturen rationalisieren, Kosten senken und den Weg zu Carbon Zero ebnen.
- Die steigende Nachfrage nach wichtigen Materialien für grüne Technologien bietet Chancen für eine nachhaltige Industrialisierung, unterstreicht aber auch die Notwendigkeit einer umweltfreundlichen Bergbaupraxis.
Grüne Software: weltrettende Technologie im toten Winkel
Am 16. Mai nannte Gartner die fünf wichtigsten strategischen Technologietrends im Software-Engineering, die sich bis 2024 verstärken werden.
Die grüne Softwareentwicklung – von Gartner als Top-Trend bezeichnet – birgt ein enormes, unausgeschöpftes Potenzial. Die meisten Unternehmen auf der ganzen Welt erkennen jedoch die Rolle grüner Software nicht.
Gartner sagte voraus, dass bis 2027 nur 30 % der großen globalen Konzerne die Nachhaltigkeit von Software in ihre nicht-funktionalen Anforderungen aufnehmen werden, während es 2024 noch weniger als 10 % sind.
Außerdem warnt Gartner davor, dass die künstliche Intelligenz und ihr hoher Rechenbedarf den CO2-Fußabdruck vergrößern.
„Generative KI-gestützte Anwendungen sind besonders energieintensiv, so dass die Implementierung von grünem Software-Engineering Organisationen bei der Umsetzung ihrer Nachhaltigkeitsziele helfen wird.“
Grüne Software, die so programmiert ist, dass sie kohlenstoffeffizient und kohlenstoffbewusst ist, kann noch viel mehr leisten als das.
Greg Rivera, Vizepräsident von CAST Highlight, einem Softwareentwicklungsunternehmen, erklärte gegenüber Techopedia, dass Rechenzentren, in denen Softwaresysteme betrieben werden, für etwa 4 %–5 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich sind.
Dies entspricht der gleichen Menge wie die Flug-, Bahn- und Schifffahrtsindustrie zusammen.
„Softwareanwendungen können so entwickelt oder verändert werden, dass sie effizienter sind und weniger Ressourcen verbrauchen.“
Wie Rivera erläuterte, bedeutet beispielsweise eine Datenbankabfrage innerhalb einer Schleife, dass der Datenzugriffsbefehl unnötig oft ausgeführt wird.
„Es gibt eine alternative Möglichkeit, das System so zu gestalten, dass diese Abfrage außerhalb der Schleife erfolgt und nur dann ausgeführt wird, wenn sie benötigt wird“, so Rivera weiter.
„Stellen Sie sich vor, dass so etwas (geschleifte Befehle) in einer großen Unternehmenssoftware oder einem großen öffentlichen Handelssystem mit Tausenden oder sogar Millionen von Benutzern pro Tag passiert.”
Das Entschleifen von Befehlen hat das Potenzial, die Kohlendioxidemissionen automatisch stark zu verringern, sobald die Software aktualisiert wird.
Die Neukodierung großer Infrastrukturen ist zwar kein leichtes Unterfangen, aber im Vergleich zu den Vorteilen, die sich daraus ergeben, ist es eine Sache von Centbeträgen.
Laut Riviera können Unternehmen mit Hilfe von grüner Software herausfinden, wie sie ihre Software umweltfreundlicher gestalten können, welchen Aufwand dies erfordert und wie hoch die potenziellen Einsparungen bei CO2-Emissionen und Energieverbrauch sind, wenn Mängel in der ursprünglichen Software beseitigt werden.
In einem technischen Fall konnte CAST Highlight die jährlichen CO2-Emissionen um schätzungsweise 400 kg reduzieren, während die optimierte Version der Anwendung eine 5 %ige Verbesserung der Ausführungsdauer im Vergleich zum ursprünglichen Zustand aufwies.
Die Zukunft, in der virtuelle Maschinen die Schwerarbeit übernehmen
Das Konzept der virtuellen Maschinen, das erst in den letzten zwei Jahrzehnten an Popularität gewonnen hat, wird bereits zur Ersetzung traditioneller globaler Infrastrukturen mit veralteter und teurer physischer Hardware verwendet.
Eine Branche, die die Virtualisierung bis an die Grenzen ausreizt, ist der Telekommunikationssektor mit 5G – ein bedeutender Wandel beim Aufbau von Kommunikationsnetzen.
Durch Virtualisierung konnten Telekommunikationsunternehmen die globale Einführung von 5G rationalisieren, die Lieferkette der Anbieter erweitern und die Kosten senken.
Auch wenn Standards, bewährte Verfahren und kulturelle Widerstände eine Herausforderung darstellen, ist Virtualisierung die Zukunft der Kommunikation, mit 6G wird ein vollständiger Cloud-Betrieb erwartet.
Große Telekommunikationskonzerne wie NTT Docomo schließen sich mit großen Cloud-Anbietern wie Amazon Web Services zusammen, um landesweite 5G Open RAN-Netze aufzubauen.
Was kann grüne Virtualisierung leisten?
Lars Nyman, CMO von CUDO Compute – einer Hochleistungs-GPU-Cloud – erklärte gegenüber Techopedia, dass die Virtualisierung umweltfreundlicher Hardware „von zentraler Bedeutung für das Erreichen klimaneutraler Ziele“ sei.
„Sie macht das Beste aus der vorhandenen Hardware und senkt den Bedarf an neuer Hardwareproduktion, was wiederum den Energie- und Rohstoffverbrauch reduziert.“
Kjirstin Breure, Präsident und Interim CEO von HydroGraph Clean Power, einem Unternehmen für fortschrittliche Materialien und saubere Energie, sagte gegenüber Techopedia, dass die Virtualisierung die Effizienz der physischen Hardware erhöht, indem sie die Ausführung mehrerer virtueller Maschinen auf einem einzigen physischen Server ermöglicht und so die Auslastung steigert.
„Dies wiederum ermöglicht den VMs einen Lastausgleich oder eine dynamische Energiezuweisung sowie eine erhebliche Verringerung der durch die Stromversorgung der Systeme erzeugten Wärme, weil viel weniger Systeme arbeiten.“
Breure erläuterte, dass die Umstellung auf VMs auch von Natur aus skalierbarer ist, da zur Erzielung der gleichen Leistung weniger Ressourcen benötigt werden und die Bereitstellung somit beschleunigt wird.
Grüne Hardware: verbesserte Leistung, kritische Materialien
Am 24. Mai veröffentlichte das Weltwirtschaftsforum ein neues Weißbuch, mit dem Länder und Organisationen dabei unterstützt werden sollen, die Kluft zwischen Angebot und Nachfrage sowie die Probleme bei kritischen Rohstoffen zu bewältigen.
Die steigende Nachfrage nach diesen strategischen Materialien wird durch die weltweite Umstellung auf umweltfreundliche Energie angetrieben und bietet erhebliche Chancen für eine nachhaltige Industrialisierung, insbesondere in Entwicklungsländern.
Der Bericht fordert umweltverträgliche Prozesse in der gesamten Lieferkette, die zu Nachhaltigkeit und wirtschaftlichen Vorteilen führen können.
Ian Timis, Spezialist für Energie und natürliche Ressourcen sowie Direktor und Gründer von Eco Future Metals (derzeit im Stealth-Modus), erklärte gegenüber Techopedia, dass Metalle wie Lithium, Kobalt, Nickel, Silber und Kupfer für grüne Technologien unverzichtbar sind.
Diese Rohstoffe können zu Fortschritten bei der Batteriespeicherung, der elektrischen Leitfähigkeit und der Gesamteffizienz von Geräten beitragen.
Timis betonte jedoch, dass die Knappheit dieser Elemente zu einem dringenden Problem wird, was die Notwendigkeit nachhaltiger Abbauverfahren unterstreicht.
Laut Breure von HydroGraph Clean Power Inc. kann Graphen eine zentrale Rolle bei Verbesserungen der Hardware haben.
In jeder Phase, von der Herstellung von Graphen bis zur Integration in verschiedene Hardwarekomponenten (Halbleiter, Batterien, antistatische Verpackungen und mehr), kann Graphen die Materialleistung in Bezug auf Festigkeit, Leitfähigkeit und Wärmeübertragung beeinflussen.
„Diese Vorteile summieren sich zu schnelleren Batterien, leistungsfähigeren Chips und stärkeren, nachhaltigeren Komponenten. Am Ende ihrer Lebensdauer können diese Komponenten dann leichter recycelt und mit Graphen und anderen Nanomaterialien aufgerüstet werden.”
Nyman von CUDO Compute fügte hinzu, dass es bei den neuen Trends zur Entwicklung energieeffizienterer GPUs nicht nur um das Endergebnis geht.
Die Chips von NVIDIA sind ein gutes Beispiel dafür. Energieeffizienz bedeutet „grün“, und das ist etwas, was die Hersteller zu betonen beginnen.
Weitere wichtige Fortschritte gibt es bei den Technologien zur Flüssigkeitskühlung. „Sie sind sehr vielversprechend, wenn es darum geht, den Energieverbrauch und die Wärmeabgabe zu reduzieren“, sagte Nyman und ergänzte, dass der Einsatz von umweltfreundlichen Hardware-Software-Lösungen zunehmend rationalisiert wird, da viele Unternehmen Plug-and-Play-Lösungen anbieten.
Fazit
Wir sind auf dem Weg dorthin, aber die Welt könnte sich entweder bei der Innovation oder bei der Übernahme neuer Technologien schneller bewegen, sobald diese auf den Markt kommen.
Grüne Software, Virtualisierung und neue Hardware stehen heute für den Fortschritt, aber ihr Potenzial scheint noch nicht ausgeschöpft.
Die Kombination der verschiedenen Technologien könnte alle Branchen und Sektoren umgestalten, modernisieren und die Kohlenstoffemissionen reduzieren.
Ein Beispiel dafür ist, dass die Umstrukturierung einer Firma zwar dem Planeten hilft, aber für das Unternehmen gewisse Kosten mit sich bringt, ohne dass sich das finanziell auszahlt – und nicht jeder ist ein Samariter.
