Basics: was ist grüne IKT?

Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) bezeichnet Technik, die zum Erheben, Speichern, Übertragen und Weiterverarbeiten von Daten und Informationen genutzt wird. Zu dieser Technik gehören unter anderem Notebooks, Smartphones, Tablets, Fernseher, aber auch Netzwerke.

Was gehört zu IKT?

Zu IKT-Technologien gehören Cloud-Computing, Internet, Mobilfunknetze, Wlan, Big Data und Data Analytics, KI und maschinelles Lernen, IoT (internet der Dinge)
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  • Internet: Das Internet ist die Grundlage für viele andere IKT-Technologien und ermöglicht den Zugang zu Informationen, Kommunikation, Online-Diensten, Unterhaltung und vielem mehr.
  • Mobilfunknetze: Mobilfunknetze wie 4G und 5G ermöglichen die drahtlose Kommunikation über Mobiltelefone, Smartphones und andere mobile Geräte.
  • Drahtlose Netzwerke (WLAN): WLAN-Technologie ermöglicht drahtlose Verbindungen zwischen Geräten und dem Internet, was die Flexibilität und Mobilität erhöht.
  • Cloud Computing: Cloud-Computing-Technologien ermöglichen den Zugriff auf Computing-Ressourcen und Dienste über das Internet, ohne dass diese lokal auf dem Gerät vorhanden sein müssen.
  • Big Data und Data Analytics: Diese Technologien ermöglichen die Sammlung, Speicherung und Analyse großer Datenmengen, um wertvolle Erkenntnisse und Trends zu gewinnen.
  • Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen: Diese Technologien ermöglichen es Computern, komplexe Aufgaben auszuführen, Muster zu erkennen und Entscheidungen zu treffen, ohne explizit programmiert zu werden.
  • IoT (Internet der Dinge): IoT umfasst vernetzte Geräte und Sensoren, die miteinander und mit dem Internet kommunizieren können, um Daten zu sammeln, zu übertragen und zu verarbeiten.

Alltagsbeispiele von IKT-Nutzung

Im Alltag nutzen wir IKT für Videoanrufe, Soziale Medien, E-Mail, Online Shopping, Online Banking, Navigation, Streamingdienste, Nachrichtenkonsum und mehr.
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Wieso ist IKT relevant für die Umwelt?

Umweltwirkungen entstehen nicht »im Produkt«, sondern während der Herstellung von Komponenten durch:

  • Einsatz von hoher Energie mit schädlichen Emissionen
  • Einsatz umweltschädlicher Chemikalien
  • Einsatz knapper und umweltseitig kritischer Rohstoffe

Besonders schädlich in der Herstellung sind Halbleiterbauelemente. Dazu gehören in Reinräumen hergestellte »ICs« oder »Chips«. Diese Komponenten können bei einem Smartphone über 50 % des Herstellungsaufwands machen 

Wie umweltschädlich ist die Chip-Fertigung aktuell1?

Je kleiner die Strukturgröße, desto höher der Strombedarf bei der Fertigung pro Wafer:

  • 28-nm-Chip: ca. 400 kWh
  • < 10-nm-Chip: bis zu 1200 kWh

Emissionen der Halbleiter-Industrie weltweit:

176 Mio t CO2-Äquivalent im Jahr 2022 (das entspricht ca. den Gesamtemissionen der Niederlande)

Täglicher Wasserverbrauch einer Halbleiterfabrik:

  • Bis zu 99 Mio. Liter (Bedarf von ca. 220.000 dt. Vier-Personen-Haushalten), davon 75% für Fertigungsprozesse
  • Bis zu 50 Mio. Liter hochreines Wasser (UPW=ultrapure water). Pro Liter UPW werden 1,5 Liter Leitungswasser benötigt.
  • 20 Mio. Liter für Kühlung und Luftfilterung

Welche Rohstoffe befinden sich in IKT?

In Informations- und Kommunikationstechnologien werden verschiedene Rohstoffe verwendet. Manche davon sind:

In der IKT befinden sich die Rohstoffe Gallium, Germanium, Kupfer, Tantal, Indium und Zinn
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Das Problem: Diese Rohstoffe werden häufig unter gefährlichen Bedingungen in Ländern ohne geeignete Sozial- und Umweltschutz-Standards abgebaut und sind zum Teil schwer verfügbar.

Wie kann man IKT grüner gestalten?

Green ICT umfasst eine Vielzahl von Ansätzen, die verschiedene Aspekte des Lebenszyklus der IKT behandeln:

  • Reduktion des Energieverbrauchs in der Nutzung
  • Reduktion des Energie- und Materialverbrauchs in der Herstellung
  • Reduktion von Schadstoffen in den Produkten und bei Herstellungsprozessen
  • Recycling zur Rohstoffrückgewinnung
  • nachhaltiges Design der Produkte und Herstellung möglichst langlebiger Hardware 
  • ressourcensparende Programmierung von Software (Green Software Engineering)
  • Einsatz von IT zur Reduktion des Energieverbrauchs einer anderen Quelle (z. B. Verkehr, Heizsysteme)
Zu einer Veränderung gehören die Bereiche Nutzung, Entsorgung, Rohstoffgewinnung, Produktion und Transport
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Was kann ich selbst tun?

  • Zum Beispiel gebrauchte Elektronik kaufen! Refurbished Produkte zu erwerben, spart Ressourcen und ist dazu noch kostengünstiger.
  • Das Smartphone länger behalten. Eine Handynutzungsdauer von 5 Jahren einschließlich eines Akkuwechsels senkt die jährlichen Emissionen eines Mobiltelefons bereits um ganze 31%2!

Einsparungen beim Kauf eines gebrauchten Smartphones3:

Bei dem Kauf eines gebrauchten Smartphones wird 89% virtuelles Wasser, 83% Elektronikschrott und 82% Treibhausgase gespart.
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*virtuelles Wasser bezeichnet die Menge Wasser, die für die Herstellung eines Produkts anfällt

Was tut das Kompetenzzentrum Green ICT @ FMD?​

Ziel ist es, mit den in der FMD (13 Forschungsinstitute, davon 11 Fraunhofer und 2 Leibniz) geschaffenen Strukturen für anwendungsorientierte Mikroelektronik-Forschung eine Erweiterung zu unterstützen, in Bezug auf Ressourcenschonung​ und Reduktion des CO2– Fußabdrucks in der Weiterentwicklung von IKT-Anwendungen und IKT-Infrastruktur.

Drei technologische Kernprojekte, die Green ICT-Hubs, forschen und arbeiten daran, IKT grüner zu machen:

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Aufgeschlagenes Wissensjournal

Lesetipps

Green ICT Courses Logo mit Foto eines Workshops

Weiterbildungen

  1. 1) DNP: Nanoimprint lithography accelerating carbon neutrality in semiconductor production
    https://www.global.dnp/media/detail/20167700_4104.html; 2)IEEE Spectrum (Jan. 2022): Scarcity Drives Fabs to Wastewater Recycling Boosting water recycling at fabs by up to 98 percent keeps chip production on target https://spectrum.ieee.org/fabs-cut-back-
    water-use; 3) Semiconductor Digest: Water Supply Challenges for the Semiconductor Industry https://www.semi-
    conductor-digest.com/water-supply-challenges-for-the-semiconductor-industry/; 4) Industry Today (Jan. 2022): Water’s Critical Role In Semiconductor Manufacturing https://industrytoday.com/waters-critical-role-in-semiconductor-manufacturing/; 5) TSMC TCFD report 2023 via Statista: Annual water consumption of Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) https://www.statista.com/statistics/1313040/tsmc-water-consumption-by-user/; 6) BCG: For Chip Makers, the Decarbonization Challenge Lies Upstream https://www.bcg.com/publications/2023/why-chip-makers-need-to-focus-on-the-upcoming-decarbonization-challenges ↩︎
  2. Rudorf, P. & Henjes, J. (2024). Ökobilanzierung von aufbereiteter Elektronik des Online-Marktplatzes der Refurbed Marketplace GmbH gemäß ISO 14040/44. Verfügbar unter: https://pub.refurbed.com/Sustainabilitypage/%C3%96kobilanzierungAufbereiteteElektronikger%C3%A4teRefurbed.pdf ↩︎
  3. Rudorf, P. & Henjes, J. (2024). Ermittlungsmethodik für ökologische Kennzahlen aufbereiteter Elektronik des Online-Marktplatzes der Refurbed Marketplace GmbH. Verfügbar unter: https://pub.refurbed.com/Sustainabilitypage/ErmittlungsmethodikAufbereiteteElektronikger%C3%A4teRefurbed.pdf ↩︎