Ökologischer Vergleich der Klimarelevanz von PC und Thin Client

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Studie
Ökologischer Vergleich der Klimarelevanz von PC und
Thin Client Arbeitsplatzgeräten 2008
erstellt für:
IGEL Technology GmbH
Herrn Heiko Gloge
Schlachte 39/40
28195 Bremen
gefördert vom:
Verein zur Förderung der Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik e.V.
Oberhausen, 2. April 2008
Studie
Ökologischer Vergleich von PC und Thin Client Arbeitsplatzgeräten 2008
erstellt von:
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheitsund Energietechnik UMSICHT
Institutsleiter
Prof. Dr.-Ing. Eckhard Weidner
Osterfelder Straße 3
46047 Oberhausen
Projektteam:
Dipl.-Inform. (FH) Christian Knermann | Projektleiter
Stellv. Abteilungsleiter IT-Management
Telefon: 02 08/85 98-11 18
E-Mail: christian.knermann@umsicht.fraunhofer.de
Dr.-Ing. Markus Hiebel (MSc) | stellvertretender Projektleiter
Geschäftsfeld Ressourcenmanagement
Telefon: 02 08/85 98-11 81
E-Mail: markus.hiebel@umsicht.fraunhofer.de
Dr.-Ing. Hartmut Pflaum
Geschäftsfeldsleiter Ressourcenmanagement
Telefon: 02 08/85 98-11 71
E-Mail: hartmut.pflaum@umsicht.fraunhofer.de
Manuela Rettweiler, M.A.
Marketing, Kommunikation, Unternehmensplanung
Telefon: 02 08/85 98-14 12
E-Mail: manuela.rettweiler@umsicht.fraunhofer.de
Dipl.-Ing. Andreas Schröder
Stellv. Geschäftsfeldleiter Produktionstechnische Informationssysteme
Telefon: 02 08/85 98-11 31
E-Mail: andreas.schroeder@umsicht.fraunhofer.de
Copyright
Das Urheberrecht an den im Rahmen dieser Studie von Fraunhofer UMSICHT erstellten
Konzepten, Entwürfen, Analysen, Studien und sonstigen Unterlagen liegt bei Fraunhofer UMSICHT. Die Übertragung von Urheberrechten bedarf der Schriftform.
Der Auftraggeber ist zur Nutzung der vorliegenden Studie für die nach dem Auftrag
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insbesondere an Wettbewerber von Fraunhofer UMSICHT - mit Ausnahme von öffentlichen Fördermittelstellen oder Kapitalgebern ohne schriftliche Freigabe durch Fraunhofer UMSICHT ist nicht zulässig.
© Copyright Fraunhofer UMSICHT 2008
Inhalt
1
Zusammenfassung (Executive Summary)
1
2
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.2
Einleitung
Grundlagen: Server Based Computing
Klassische Terminal Umgebungen
Client-/Server-Netze
Microsoft® Terminaldienste
Citrix Presentation Server™
Thin Clients und Server Based Computing
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
6
7
7
8
9
10
10
12
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Umweltauswirkungen der Informationstechnik
Der weltweite Klimawandel
Energie- und Materialintensität der IT-Branche
Recycling und Entsorgung
»Rebound Effects«
Ökoeffizienz und Dematerialisierung
13
13
14
16
17
17
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.5
Rechtliche Rahmenbedingungen
EU-Ebene und international
Deutschland
Andere Leitmärkte (USA)
Labels, Initiativen, Prüfsiegel und Zertifikate
Energy Star
Blauer Engel, EU Eco Label, Nordic Swan
Office-TopTen
TCO
Ergonomie, Bildschirmarbeitsverordnung
18
18
19
19
19
19
20
20
21
21
5
5.1
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.1.4
5.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.3.3
Methodik
Definition der Szenarien
Benutzer
PC-Systeme
Thin Clients
Terminal Server
Produktions-, Herstellung- und Distributionsphase
Betriebsphase
Monitore
Notebooks
Desktop-PC
22
22
23
24
25
25
31
33
34
35
36
I
5.3.4
5.3.5
5.4
Thin Clients
Terminal Server
Recycling / Entsorgung
37
37
38
6
6.1
6.1.1
6.1.2
6.1.3
6.1.4
6.1.5
6.1.6
6.2
6.2.1
6.2.2
6.2.3
6.2.4
6.2.5
6.2.6
6.3
6.3.1
6.3.2
6.3.3
6.3.4
6.3.5
6.3.6
6.4
6.4.1
6.4.2
6.4.3
6.4.4
6.4.5
6.5
6.5.1
6.5.2
6.5.3
6.5.4
6.5.5
6.5.6
6.6
6.6.1
6.6.2
6.6.3
Ergebnisse und Auswertung
Produktionsphase
Desktop PC
Notebook
LCD-Monitor 17”
CRT-Monitor 17”
Thin Client
Anteilige Berechnung des Terminal Servers
Herstellungsphase
Desktop PC
Notebook
LCD-Monitor 17“
CRT-Monitor 17“
Thin Client
Distributionsphase
Desktop PC
Notebook
LCD-Monitor 17“
CRT-Monitor 17“
Thin Client
Betriebsphase
Desktop PC
Notebook
Thin Client
Monitore
Recycling/Entsorgung
Desktop PC
Notebook
LCD-Monitor 17”
CRT-Monitor 17”
Thin Client
Zusammenfassung und Auswertung
Monitore
Desktop PC und Notebook
Thin Client und Anteil des Terminal Servers
39
39
39
41
44
47
50
54
55
55
56
56
56
57
57
57
58
58
58
58
59
59
59
59
62
62
63
64
65
65
65
66
66
67
67
68
68
69
70
7
Interpretation der Ergebnisse
72
II
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
Arbeitsplatzsystem und Monitor
Desktop PC vs. Thin Client
Notebook
Beispielberechnung: KMU
Beispielberechnung: Großes Unternehmen
72
73
74
75
75
8
8.1
8.2
Makroökonomische Perspektive
Gegenüberstellung
Einsparpotenzial
76
79
80
9
9.1
9.2
9.2.1
9.2.2
9.2.3
9.2.4
9.3
9.4
9.5
Zukünftiges Optimierungspotenzial
64-Bit Computing
Virtualisierung
Anwendungsvirtualisierung
Anwendungsstreaming
Servervirtualisierung
Desktopvirtualisierung
Energiesparoptionen am Arbeitsplatz
Citrix® PowerSmart
Thin Clients in privaten Haushalten/»Web 2.0«
82
82
85
85
87
87
88
89
90
90
10
Handlungsempfehlungen und Ausblick
92
11
Literaturverzeichnis
96
12
Warenzeichen
99
13
Abkürzungs- und Symbolverzeichnis
100
14
Anhang
104
III
1
Zusammenfassung (Executive Summary)
Einordnung des
Vorhabens
Hersteller von IT-Technologie haben angesichts der Debatte um Klimaschutz
und Nachhaltigkeit erkannt, dass für Endkunden (privat oder gewerblich) auch
ökologische Gesichtspunkte beim Kauf von PC, Laptop oder Netzwerkgeräten
eine immer größere Rolle spielen und Energie- oder Ökoeffizienz der Geräte
kaufentscheidend wirken können. Betrachtet und bewertet werden oftmals aber nur isolierte Einzelaspekte, wie z. B. Energieverbrauch in der Nutzungsphase
oder der Einsatz toxikologisch unbedenklicher Stoffe. Was fehlt, ist eine ganzheitliche ökologische Bewertung über die Lebensphasen Produktion, Nutzung
sowie Recyling/Entsorgung.
Aufgabenstellung und
Vorgehen
Innerhalb dieser Studie wird auf Basis der Ergebnisse aus der vorangegangen
Studie »Ökologischer Vergleich von PC und Thin Client Arbeitsplatzgeräten«
aus dem Jahr 2006 die Gegenüberstellung dieser Gerätetypen weiter ausgearbeitet. Produktionsphase, Nutzungsphase und Entsorgungsphase werden berücksichtigt. Methodik, Datensätze und Ergebnisse stützen sich auf den EUBericht »Personal Computers (desktops and laptops) and Computer Monitors«
[IVF, 2007]. Anhand unterschiedlicher Einsatzszenarien wird das EnergiesparPotenzial einer auf Thin Clients und Server Based Computing basierenden ITInfrastruktur für unterschiedliche Unternehmensgrößen dargestellt. Weiterhin
werden mögliche Innovationsrichtungen aufgezeigt und Marktabschätzungen
durchgeführt.
Ökologischer Fußabdruck der IT-Branche
und Nachhaltigkeitskonzepte
Nicht nur die öko-toxikologischen Auswirkungen eingesetzter Stoffe und Emissionen bei der Produktion sondern auch die Materialintensität der verwendeten, größtenteils nicht erneuerbaren und damit endlichen Rohstoffe selbst zeigt
auf, dass sich auch durch die immer intensivere Nutzung von IuK-Technologie
der ökologische Fußabdruck stetig vergrößert. Der Energiebedarf von ITKomponenten im laufenden Betrieb ist nennenswert und beträgt nach Schätzungen in Deutschland 3 % des gesamten Stromverbrauchs [Hiebel et al.,
2007]. Auch die schnell wachsende Abfallmenge aus der IT-Nutzung - verursacht durch kürzere Innovationszyklen und damit einhergehend verkürzte Nutzungsdauern der Elektrogeräte - und der Umgang damit stellen ein Problem
dar. In Europa wächst die Menge an Elektroaltgeräten im Vergleich zu anderen
Abfallarten fast dreimal schneller. Oft findet eine Wiederverwertung von Altgeräten in weniger entwickelten Ländern mit niedrigen Umweltstandards unter
gesundheits- und umweltschädlichen Bedingungen statt. Dieser Entwicklung
kann mit den Konzepten der Ökoeffizienz und Dematerialisierung begegnet
werden, bei denen nicht ein materielles Produkt, z. B. ein Computer, sondern
die Funktion oder zu erfüllende Aufgabe im Vordergrund steht. Im Fall der ITBranche bedeutet dies, alternative Systeme und Infrastrukturen aufzubauen, die
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Ökologischer Vergleich von
PC und Thin Clients 2008
1
in der Lage sind, bei deutlich verringerten Umweltauswirkungen die gleichen
Funktionen in der gleichen Qualität zu erfüllen.
Methodik und
Vorgehen
Gegenstand der Untersuchung sind daher die Umweltauswirkungen einer PCund einer Thin Client-gestützten Versorgung eines Anwenders mit ITDienstleistungen. Es wird der gesamte Lebenszyklus berücksichtigt. Dazu werden geeignete Kennzahlen genutzt. Zur Berechnung der Belastung der Betriebsphase setzt Fraunhofer UMSICHT das Programm GEMIS 1 ein. Dabei wird
zur Berechnung der Emissionen durch den Verbrauch an elektrischer Energie
auf den deutschen Strommix zurückgegriffen. Für die Produktions-, Herstellungs- und Entsorgungsphase wird auf Daten der EU-Studie [IVF, 2007] zurückgegriffen. Diese Daten werden für die jeweiligen Lebenszyklusphasen gegenübergestellt.
Daten zur Betriebsphase wurden aufgrund einer höheren Genauigkeit und zur
Sicherstellung der Vergleichbarkeit selbst messtechnisch ermittelt. Hierbei wurde auf Wirkungskategorien zurückgegriffen (wie Treibhausgaspotenzial gemessen in CO2-Äquivalenten [CO2eq]). Für die Nutzungsarten wurden verschiedene
Gerätekonfigurationen und eigene Szenarien (verifiziert durch das gemessene
Nutzungsverhalten im eigenen Netzwerk) abgebildet.
Ergebniszusammenfassung
Für die zusammenfassende Bewertung des ökologischen Vergleichs wird im
Folgenden der Schwerpunkt auf die Treibhausgasrelevanz von IT-Geräten gelegt. Daher wird hier nur das GWP (Global Warming Potential in kg CO2eq pro
Einheit) betrachtet.
Monitore
Bei Monitoren zeigt sich eine klare Dominanz der Betriebsphase über alle anderen Phasen (75 bis 83 % des GWP). Mit großem Abstand folgt die Produktionsphase. Hier ist die Distributionsphase (die auch das endgültige Montieren
der Geräte enthält) überraschend hoch. Bei der Betrachtung einer Nutzungsdauer von 5 a liegt der LCD-Monitor (277 kg CO2eq) bezogen auf die Emissionen etwa um den Faktor 2 niedriger als ein CRT-Monitor (543 kg CO2eq).
Desktop PC und
Notebook
Da der Bildschirmarbeitsplatzrichtline zufolge auch für das Notebook ein externer Monitor zwingend erforderlich ist, wird der Monitor beim direkten Vergleich von Desktop PC und Notebook nicht weiter berücksichtigt (der im Notebook eingebaute Monitor liefert hier also keinen Systemvorteil). Auch hier dominiert die Betriebsphase (mit 63 bis 86 % des GWP), gefolgt von der Herstellungsphase. In der Entsorgungsphase zeigt sich eine Umweltgutschrift durch
die Verwertung von Kunststoffen und Platinen. Bei der Betrachtung einer Nutzungsdauer von 5 a liegt das Notebook (250 kg CO2eq) bezogen auf die Treibhausgase fast um den Faktor 5 niedriger als ein Desktop PC (1 211 kg CO2eq).
1
Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS) des Öko-Instituts: http://www.oeko.de/service/gemis/de/index.htm
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2
Thin Client und
Thin Client + anteiliger Server
Auch beim Thin Client dominiert die Betriebsphase (mit 73 bis 89 % des GWP),
gefolgt von der Herstellungsphase. In der Entsorgungsphase zeigt sich eine
deutlich kleinere Umweltgutschrift, da geringere Mengen an Kunststoffen und
Platinen verwertet werden können. Das alleinige Thin Client-Gerät erreicht ein
GWP von 185 kg CO2eq, der Thin Client inklusive anzurechnendem Serveranteil
(obligatorisch für Betrieb) ein GWP von 554 kg CO2eq.
Fazit
Zusammen mit einem Desktop-PC kann der Wechsel vom CRT- auf einen LCDMonitor die CO2eq-Emissionen des Gesamtsystems über fünf Jahre um mehr als
15 % senken. Dieser Wechsel wurde an vielen Arbeitsplätzen bereits vollzogen
und das Angebot am Markt besteht fast nur noch aus LCD-Monitoren. Allerdings fällt der hohe Anteil des Desktop-PCs (81 %) am Gesamtsystem auf.
Wird ein Desktop-PC durch einen Thin Client inkl. Terminal Server ersetzt, so
sinken die Emissionen des Arbeitsplatzsystems um über 54 %. Bezogen auf ein
Gesamtsystem mit LCD Monitor beträgt das Einsparpotenzial 44 %.
Ein Notebook spart im stationären Einsatz 79 % der CO2eq-Emissionen gegenüber einem PC bzw. ca. 55 % gegenüber einem Thin Client inkl. Server. Dieses
Ergebnis muss aber relativiert werden, weil die differenzierte Betrachtung der
Nutzung von Notebooks nicht Gegenstand dieser Studie war. Es wurde angenommen, dass ein Notebook ausschließlich als stationäres Gerät benutzt wird
(vgl. auch Kap. 10).
Ökologische Beispielrechnungen
Bezogen auf den Einsatz in einem kleinen bis mittelständischen Unternehmen
mit 300 Arbeitsplätzen spart der Einsatz von Thin Clients über eine fünfjährige
Nutzungsphase Emissionen von über 148 t CO2eq, wenn 75 % der Arbeitsplätze im Unternehmen auf Thin Clients umgestellt werden können. Ein Auto vom
Typ eines VW Golf TDI könnte entsprechend dieser Menge eine Distanz von
mehr als 1 093 000 km zurücklegen und somit 27 Mal die Erde umrunden. Interpoliert auf das Einsparpotenzial sei das Beispiel eines großen Unternehmens
mit 10 000 zu unterstützenden Arbeitsplätzen angeführt. Könnten in einem
solchen Umfeld an 75 % der Arbeitsplätze Thin Clients statt PC eingesetzt werden, so würde dies wiederum über eine fünfjährige Nutzungsphase betrachtet
über 4 923 t CO2eq einsparen. Eine jährliche Fahrleistung von 20 000 km vorausgesetzt könnte eine Flotte von 364 Fahrzeugen des oben genannten Typs
bezogen auf die CO2eq-Emissionen fünf Jahre lang bewegt werden.
Makro-ökonomische
Aspekte
Der Markt für Thin Clients wächst schneller als der für Desktop-PC, allerdings
auf deutlich niedrigerem Niveau. In den vergleichbaren Regionen »EU-15« und
»West-Europa« stehen im Jahr 2008 voraussichtlich über 27 Millionen neuen
Desktop-PC lediglich 1,2 Millionen Thin Clients gegenüber (Marktanteil:
4,3 %). Thin Clients kommen aktuell fast ausschließlich in Unternehmen zum
Einsatz, während die Mehrheit der PC von den privaten Haushalten bezogen
wird. So waren im Jahr 2005 ca. 43 %, entsprechend ca. 11,2 Millionen Stück,
der Desktop-PC in Unternehmen im Einsatz. Dieser Anteil wird im Jahr 2008
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3
voraussichtlich auf ca. 40 % sinken. Dies entspricht einer Menge von ca. 10,0
Millionen Stück. Ferner zu berücksichtigen ist, dass auf Grund technischer Anforderungen derzeit nicht sämtliche PC im Unternehmenseinsatz durch Thin
Clients substituiert werden können. Nach dem heutigen Stand der Technik
könnten in den EU-15 Staaten mindestens 8,2 Millionen der in 2008 neu abgesetzten Desktop-PC durch Thin Clients ersetzt werden, in Deutschland 1,6 Millionen Geräte. Dies würde gemäß den in Kapitel 6 ermittelten Werten über eine
fünfjährige Nutzungsphase der Geräte 5 382 000 t CO2eq in den EU-15 Staaten bzw. 1 050 000 t CO2eq in Deutschland einsparen.
Zukünftiges Optimierungspotenzial für ITInfrastrukturen
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Folgende Technologien und aktuelle Entwicklungen zeigen Wege auf, in Zukunft mit Thin Clients und Server Based Computing ein breiteres Spektrum an
Anwendungsfällen abzudecken. Zudem bieten sich Möglichkeiten, Nutzungsgrad und Effizienz der entsprechenden Infrastrukturen zu optimieren:
• 64-Bit Computing
• Virtualisierung (Anwendungsvirtualisierung, Anwendungsstreaming, Servervirtualisierung, Desktopvirtualisierung)
• Energiesparoptionen am Arbeitsplatz
• Citrix® PowerSmart (Technologie zum Server-Controlling)
• Thin Clients in privaten Haushalten und »Web 2.0« (Dematerialisierung
häuslicher IuK-Systeme, Bereitstellen von Funktionen und Diensten und
nicht von Geräten)
4
Handlungsempfehlungen
Auf Basis der Ergebnisse lassen sich Handlungsempfehlungen für ein strategisches Nachhaltigkeits-Konzept »Thin Clients 2008« wie folgt konkretisieren:
Tabelle 1-1:
Konkretisierte Handlungsempfehlungen für ein strategisches Nachhaltigkeits-Konzept
»Thin Clients 2008«
EmpfehlungenÎ
Bereich Ð
Konkrete Maßnahmen
Wahrnehmung und Verbrei- Thin Client Systeme in Beschaffungsleitfäden platzieren
tung von Thin Clients
Modellprojekte mit öffentlichen Einrichtungen durchführen
Image
Marketing- /PR-Kampagne zum »awareness raising« in
breiten Bevölkerungsschichten (auch für Entscheider)
Erläuterung des Thin Client Konzepts auf allgemeinverständlichem Niveau (ggf. mit BITKOM)
ökologische Optimierung
der Thin Clients
(mittelfristig)
Design for environment - LC-orientiert* Æ Ersatz besonders
umweltrelevanter Bauteile, Senkung des Materialeinsatzes
Energieeffizienz - LC-orientiert*
Energiesparende Voreinstellungen bei Thin Clients
der gesamten ITInfrastruktur (längerfristig)
energiesparende Soft- und Hardwaresysteme für Netzwerke
Reduzierung der Anzahl an Netzwerkkomponenten
Reduzierung erforderlicher Kühlleistung in Rechenzentren
Forschung und Entwicklung
Sensitivitätsanalyse für das entwickelte Modell zum ökologischen Vergleich der Thin Clients mit PCs und Notebooks
Untersuchung von Thin Client-Systemen des Wettbewerbs
Ausbau / Erweiterung des Kontaktes zu den Partnern der EUStudie zum Abgleich von Methodik, Datensätze und Ergebnisse
Entwicklung größerer FuE-Vorhaben (national, EU-Ebene)
* LC: Life Cycle
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5
2
Einleitung
Unter nachhaltiger Entwicklung (sustainable development) wird eine Entwicklung verstanden, welche die Bedürfnisse der heutigen Generation befriedigt,
ohne die Möglichkeit zukünftiger Generationen zu gefährden, ihren Bedürfnisse nach eigenem Ermessen nachgehen zu können. Ziele sind daher eine Reduzierung des Ressourcenverbrauchs und der Emissionen, um den ökologischen
Fußabdruck des Menschen auf der Erde zu minimieren. Instrumente zur Umsetzung einer umweltfreundlicheren Wirtschaftsweise sind u. a. der Handel mit
Treibhausgasen nach dem Kyoto-Protokoll. Den globalen Konzepten, die eine
langfristige Strategie zum Überleben der Menschheit angesichts begrenzter
Umweltressourcen entwickeln, müssen konkrete Taten auf lokaler Ebene folgen. Dabei fällt der Blick mehr und mehr auch auf den IT-Sektor, der mit weiter
wachsender Geschwindigkeit Einzug in fast alle Lebensbereiche hält und auf
dem schon seit langer Zeit Hoffnungen zur Dematerialisierung der Industriegesellschaften ruhen.
Vor diesem Hintergrund haben inzwischen auch viele Hersteller von ITTechnologie erkannt, dass für den Endkunden (privat oder gewerblich) nicht
mehr ausschließlich Schnelligkeit, höhere Leistungen und größere Speicherkapazitäten von Interesse sind, sondern dass insbesondere ökologische Gesichtspunkte beim Kauf von PC, Laptop oder Netzwerk eine immer größere Rolle
spielen und Kunden z. B. gezielt nach der Energie- oder Ökoeffizienz der Geräte fragen. Fast alle großen Hersteller von PC und Komponenten haben sich
mittlerweile darauf eingestellt und stellen in der Werbung neuerdings auch
Umweltschutzaspekte in den Vordergrund. Dabei werden oftmals isolierte Einzelaspekte, wie z. B. Energieverbrauch in der Nutzungsphase, Einsatz toxikologisch unbedenklicher Stoffe, betrachtet und bewertet. Was vielfach fehlt, ist eine ganzheitliche ökologische Bewertung über die Lebensphasen Produktion,
Nutzung sowie Recyling/Entsorgung. Erst mit diesen Informationen kann eine
strategische Diskussion darüber geführt werden, welche Innovationen den IuKSektor insgesamt – auch durch neue technische Konzepte – energieeffizienter,
umweltfreundlicher und vielleicht sogar nachhaltiger machen.
Innerhalb dieses Vorhabens wird auf Basis der Ergebnisse aus der Studie »Ökologischer Vergleich von PC und Thin Client Arbeitsplatzgeräten« aus dem Jahr
2006 die Gegenüberstellung dieser Gerätetypen konkretisiert und weiter ausgearbeitet. In der Folgestudie werden die Produktionsphase, die Nutzungsphase
und die Entsorgungsphase berücksichtigt. Als Vergleichsbasis werden vor allem
neueste Erkenntnisse herangezogen, die sich aus dem EU-Bericht »Personal
Computers (desktops and laptops) and Computer Monitors« ergeben. Dabei
wird auf Basis der verbesserten Datenlage insbesondere die Material- und Ener-
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6
gieintensität der Produktion verglichen und in Relation zum in der Entsorgungsphase anfallenden Elektroschrott gesetzt.
In Bezug auf die Betriebsphase wird anhand unterschiedlicher Einsatzszenarien
das mögliche Energiespar-Potenzial einer auf Thin Clients und Server Based
Computing basierenden IT-Infrastruktur für unterschiedliche Unternehmensgrößen dargestellt. Hierbei wird auch erläutert, inwieweit technische Verbesserungen wie beispielsweise 64-Bit Computing und Desktop-Virtualisierung helfen, die Effizienz des Thin Client Einsatzes zu steigern bzw. bestimmte Anwendungsfälle überhaupt erst ermöglichen, die bislang noch nicht abgedeckt werden konnten. Weiterhin wird anhand demoskopischer und statistischer Daten
(Verkaufszahlen neuer Geräte, Gesamtbestand in Haushalten und Unternehmen) das Potenzial von Thin Clients bezogen auf den deutschen und europäischen Markt ermittelt.
2.1
Grundlagen: Server Based Computing
2.1.1 Klassische Terminal Umgebungen
Das Prinzip der heutigen Terminaldienste entstammt in seinen Grundzügen den
Großrechner-Umgebungen der 1950er und 1960er Jahre. Da zu dieser Zeit
Ressourcen wie Prozessoren und Speicher in Relation zur angebotenen Leistung
signifikant teurer waren, als dies heute der Fall ist, waren dementsprechend nur
wenige Großrechenanlagen, die sogenannten Mainframes, verfügbar. Diese
Maschinen waren bereits multi-user- und multi-tasking-fähig und konnten von
mehreren Anwendern im sogenannten Timesharing-Verfahren gleichzeitig genutzt werden. Dabei wird den einzelnen Sitzungen in sehr kurzen Zeitabständen die Verarbeitungskapazität des Systems zugeteilt, so dass für jeden Anwender der Eindruck entsteht, das System stünde ihm exklusiv zur Verfügung.
Ein Netzwerk zwischen Client und Server im heutigen Sinn existierte zu dieser
Zeit allerdings noch nicht. Die Clients – im Fachjargon oft als »dumme Terminals« bezeichnet, da sie keinerlei eigene Rechenkapazität besaßen – wurden
i. d. R. über serielle Leitungen sternförmig an den Großrechner, ihr HostSystem, angebunden und dienten ausschließlich der Übertragung der Eingaben
zum Host und der Darstellung der textbasierten Ausgabe des Systems (vgl.
Abbildung 2-1).
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7
Abbildung 2-1: Mainframe und Terminals (Darstellung: Fraunhofer UMSICHT)
Auch in den folgenden Jahren, die zur Entwicklung des Betriebssystems UNIX®
und des heute bekannten TCP/IP-Netzwerks führten, blieben die Multi-Taskingund Multi-User-Konzepte erhalten und wurden über die textbasierten Zugriffe
noch deutlich erweitert. So entstand durch das X11-Protokoll und die Einführung entsprechender Terminals, die über das Netzwerk mit ihren Hosts kommunizieren, die Möglichkeit zum verteilten, server-basierten Arbeiten mit grafischen Benutzeroberflächen.
2.1.2 Client-/Server-Netze
Die rasante Marktdurchdringung des IBM PC® Anfang der 1980er Jahre und
damit einhergehend der wirtschaftliche Erfolg der Firma Microsoft mit ihrem
Betriebssystem MS-DOS® und dem GUI-Aufsatz Windows® begründeten sich
vor allem in der Tatsache, dass damit ein standardisiertes Massenprodukt zu einem Preis, der bisher in der Computerwelt nicht vorstellbar war, verfügbar
wurde. So vollzog sich die Entwicklung hin zu den heute bekannten Client-/
Server-Netzen. Die Datenverarbeitung erfolgt im Sinn verteilter Ressourcen lokal
auf den Arbeitsplatzsystemen, die Nutzdaten werden über das Netzwerk mit
Serverdiensten, z. B. Datei-, Druck-, Datenbankdiensten, und anderen Computern ausgetauscht (vgl. Abbildung 2-2) mit dem Vorteil, dass jeder User »seine
eigene« Rechenleistung besitzt.
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Abbildung 2-2: Client-/Server-Netz (Darstellung: Fraunhofer UMSICHT)
2.1.3 Microsoft® Terminaldienste
Trotz der anfänglich rasanten Verbreitung blieb dem Personal Computer der
Durchbruch als Plattform für den Unternehmenseinsatz aber zunächst verwehrt,
da das in früheren PC-Betriebssystemen realisierte kooperative Multi-Tasking
nicht für den stabilen, parallelen Betrieb mehrerer geschäftskritischer Anwendungen geeignet war. Denn beim kooperativen Multi-Tasking obliegt die Verwaltung der Ressourcen wie Prozessor und Hauptspeicher den Anwendungsprogrammen. Dies bedeutet, dass eine Anwendung »freiwillig« die Ressourcen
für andere Anwendungen freigeben muss, was dazu führen kann, dass eine
fehlerhafte Anwendung die Maschine blockiert.
Beim präemptiven Multitasking verwaltet das Betriebssystem selbst die Ressourcen, kann somit die Freigabe derselben erzwingen und fehlerhafte Anwendungen suspendieren oder terminieren. Dementsprechend wurde das 32-Bit Betriebssystems »Windows NT® 3.1« von Grund auf neu konzipiert, das im Jahr
1993 vorgestellt wurde und präemptives Multitasking realisierte (vgl. [Dapper et
al., 1997], Seite 15 ff.). Weiterhin fehlte aber die Multi-User-Unterstützung –
für Nutzer des Betriebssystems UNIX® seit Jahren eine Selbstverständlichkeit.
Microsoft beauftragte daher die Firma Citrix, die entsprechende Funktionalität
für Windows NT® zu entwickeln. Diese kam in Form des Produkts WinFrame®
1995 auf den Markt und erlaubte das interaktive Arbeiten auf entfernten Windows®-Servern. Das Produkt wurde vom Markt sehr gut aufgenommen, so dass
Microsoft die zu Grunde liegende Technologie MultiWin lizenzierte und ab der
nächsten Windows®-Version als eigenständiges Produkt selbst vermarktete. Die
Windows NT® 4.0 Terminal Server Edition war zunächst noch ein komplett eigenständiges Produkt mit separater Code-Basis und somit auch zum »normalen« Windows NT® inkompatiblen Service Packs. Daraus entwickelte Microsoft
die Terminaldienste, die seit Windows® 2000 eine feste Komponente des Betriebssystems sind (vgl. [Mathers, 2000], Seite 27-29).
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9
2.1.4 Citrix Presentation Server™
Auch wenn die grundlegende Funktionalität der Terminaldienste mit der Lizenzierung der MultiWin-Technologie durch Microsoft im Windows® Betriebssystem aufging, war dies nicht das Ende der Kooperation mit Citrix. Als Nachfolgeprodukt von WinFrame® erschien MetaFrame®, ein Zusatzprodukt für den
Windows® Terminal Server (vgl. [Mathers, 2000], Seite 68 ff.). Zwischenzeitlich
umbenannt in Citrix Presentation Server™, erweitert dieses Produkt nun bereits
in der vierten Generation die Basisfunktionalität der Windows® Terminaldienste
deutlich und optimiert diese dadurch für den Einsatz in größeren Unternehmen
und verteilten LAN-/WAN-Umgebungen.
Das Prinzip des Presentation Server besteht darin, Terminal Server nicht mehr
als allein stehende Systeme zu betrachten, sondern zu einer Server Farm zusammenzufassen. Neben der bereits bekannten Möglichkeit, eine komplette
Desktop-Session auf einem Terminal Server zu starten, bietet der Presentation
Server das Konzept der veröffentlichten Anwendungen an. Statt des kompletten Desktops wird dabei auf dem Terminal Server eine einzelne Anwendung
gestartet und als sog. »Seamless Window« auf dem Client angezeigt. Dies bedeutet, dass die Applikation sich auf dem Clientcomputer nahtlos in die Oberfläche integriert und für den Endanwender transparent nutzbar wird, so als sei
sie lokal installiert. Zur Transparenz und Benutzerfreundlichkeit trägt weiterhin
bei, dass die Citrix® Clients die verfügbaren Applikationen unabhängig von den
Servern, die diese bereitstellen, anzeigen. Im Gegensatz zu den Microsoft®
Terminaldiensten muss sich ein Benutzer also nicht mehr gezielt mit einem Server verbinden und somit nicht mehr wissen, wo sich seine Applikation befindet,
sondern nur noch, was er tun möchte. Entsprechende Funktionalitäten werden
im Windows Server™ 2008 auch in das Basisprodukt von Microsoft integriert
werden.
2.1.5 Thin Clients und Server Based Computing
Neben der Möglichkeit, mit einem klassischen PC-Arbeitsplatz Verbindung zu
einem Terminal Server aufzunehmen, kann am Arbeitsplatz des Endanwenders
ebenso ein modernes Terminal – Thin Client im allg. Sprachgebrauch – eingesetzt werden. Diese Geräte sind deutlich kleiner als PC-Systeme und beinhalten
in der Regel keine beweglichen Teile wie Festplatten oder Lüfter (vgl. Abbildung
2-3). Sämtliche Datenverarbeitung und Rechenleistung wird auf dem Server erbracht.
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10
Abbildung 2-3: Thin Client (links) im Vergleich zu einem Desktop PC (Foto: Fraunhofer UMSICHT)
Über das Netz werden wie beim historischen Vorbild wiederum nicht die Nutzdaten sondern nur Benutzereingaben und Video- sowie Audioausgaben zwischen Client und Server ausgetauscht (vgl. Abbildung 2-4).
Abbildung 2-4: Server Based Computing (Darstellung: Fraunhofer UMSICHT)
Dabei bieten die Thin Clients den Anwendern die gewohnte grafische Benutzeroberfläche statt der früheren Text-Konsole. Sämtliche Ressourcen, die zur
Datenverarbeitung und Programmausführung benötigt werden, sind auf den
Server verlagert.
2. April 2008
11
2.2
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Auch wenn die Einstandspreise von PC in den vergangenen Jahren bei signifikanten Leistungssteigerungen gesunken sind, dürfen die Folgekosten einer solchen Infrastruktur nicht außer Acht gelassen werden. Denn jeder einzelne Arbeitsplatz erfordert individuelle Administration (vgl. [Mathers, 2000], Seite 12
ff.). Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Fraunhofer UMSICHT belegt diesen
Sachverhalt mit umfangreichen Beispiel-Kalkulationen (vgl. [UMSICHT, 2008]).
Im Rahmen der Studie wurden per automatischer Softwareverteilung versorgte
PC sowie Thin Clients untersucht. Für ein modellhaftes Unternehmen mit 175
Arbeitsplätzen wurden über einen angenommenen Nutzungszeitraum von fünf
Jahren Kosten von ca. 2 350,00 € für einen automatisiert verwalteten PC ermittelt, denen über den gleichen Zeitraum lediglich ca. 1 690,00 € für einen Thin
Client inkl. Anteil des Terminal Servers und Klimatisierung gegenüber stehen
(vgl. Abbildung 2-5).
Abbildung 2-5: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung »PC vs. Thin Client«
PC vs. Thin Client (Beispielrechnung für 175 Clients)
2 500,00 €
2 000,00 €
Kosten
1 500,00 €
Entsorgung
Betrieb
Beschaffung
1 000,00 €
500,00 €
0,00 €
PC
Thin Client*
* inkl. Anteil des
Terminal Servers
+ Klimatisierung
Das Einsparungspotential von über 27 Prozent ergibt sich dabei nicht allein
durch günstigere Einstandspreise sondern vor allem auch durch niedrigere laufende Kosten in der Betriebsphase. Allerdings wurden in dieser Berechnung
Stromkosten nur pauschalisiert und darüber hinaus keine weiteren Umweltaspekte betrachtet. Diese werden nun im Rahmen der vorliegenden Studie gesondert untersucht und anschließend auch im Hinblick auf die gesamten Managementkosten interpretiert.
2. April 2008
12
3
Umweltauswirkungen der Informationstechnik
3.1
Der weltweite Klimawandel
Seit der Zeit der Industrialisierung wurde der Alltag kontinuierlich durch technische Hilfsmittel vereinfacht. Mit zunehmendem Einzug von Technologien in die
einzelnen Lebensbereiche stiegen jedoch auch die Auswirkungen auf die Umwelt. Der anthropogene Anteil am Treibhauseffekt ist ein Beispiel, wie durch
zunehmende Nutzung fossiler Brennstoffe die CO2-Emissonen zunehmen und
zur Erderwärmung beitragen.
Abbildung 3-1: Plakat zum Film »An Inconvenient Truth«
Als ein Indikator für die veränderten Umweltbedingungen dient der CO2-Gehalt
in der Erdatmosphäre. Was durch den Film »An Inconvenient Truth« 2 von Al
Gore einer breiteren Öffentlichkeit aufgezeigt wurde, manifestiert sich im Bericht des Internationalen Wissenschaftsrats zum Klimawandel (IPCC). Demzufolge stieg die durchschnittliche CO2-Konzentration seit Beginn der Industrialisierung von 280 ppm auf 379 ppm in 2005 an. Dieser Wert markiert die höchste Konzentration im Laufe der vergangenen 650 000 Jahre (CO2-Gehalt 180300 ppm). Ein Ende der steigenden CO2-Konzentration ist vorerst nicht zu erwarten. Die jährliche Wachstumsrate liegt zwischen 1,4 und 1,9 ppm (vgl.
[IPCC, 2007], S. 2).
2
http://www.climatecrisis.net
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13
Abbildung 3-2: Steigende CO2-Konzentration seit Beginn der Industrialisierung (Quelle: [IPCC, 2007])
Durch die steigende CO2-Konzentration und den daraus resultierenden Treibhauseffekt erhöht sich kontinuierlich die Erdtemperatur. Hitzewellen, Wirbelstürme und andere Naturkatastrophen sind die Folge. Um einem weiteren
Temperaturanstieg entgegenzusteuern, müssten die CO2-Emissionen um 70 bis
80 % reduziert werden (vgl. [IPCC, 2007], S. 8).
3.2
Energie- und Materialintensität der IT-Branche
In der Diskussion um den Klimawandel wurde Anfang des Jahres 2007 ein neuer Mitverantwortlicher identifiziert: Die IT-Branche. So werden dem Marktforschungsinstitut Gartner zufolge ca. zwei Prozent der weltweiten CO2-Emissionen durch die Herstellung, Nutzung und Entsorgung von Geräten aus dem
Informationssektor verursacht 3 . Dies entspricht in etwa der emittierten Menge
des internationalen Luftverkehrs [Gartner, 2007].
Dies resultiert zu einem nicht unerheblichen Teil aus der Energieintensität der
Produktion. So zeigt die nachstehende Tabelle aus [Kuehr, 2003] die Materialund Energieintensität der Platinenproduktion in Japan, ausgewiesen für die gesamte Industrie wie auch für einen einzelnen Computer. Wenngleich es sich
dabei um ältere Daten bezogen auf das Basisjahr 1995 handelt, mag der Bedarf
an Strom und fossilen Brennstoffen den Energiebedarf der Branche verdeutlichen.
3
Diese Zahl beinhaltet auch PC und Mobiltelefone, die privat genutzt werden.
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14
Tabelle 3-1: Material- und Energieintensität der Platinenproduktion (Quelle: [Kuehr, 2003])
Neben den mittel- bis langfristigen klimatischen Auswirkungen der CO2Emissionen hat die Produktion direkte Auswirkungen auf die Menschen und
Umwelt an den Produktionsstätten. Die Umweltorganisation Greenpeace untersuchte Wasserproben aus dem Umfeld von Fabriken zur Herstellung von Platinen und Halbleitern in China, Mexiko, Thailand sowie auf den Philippinen
[Greenpeace, 2007]. Im Abwasser sowie im Grundwasser fanden sich neben
bromhaltigen Flammschutzmitteln und Weichmachern chlorhaltige Lösungsmittel sowie hohe Konzentrationen von Schwermetallen. Nicht nur die öko-toxikologischen Auswirkungen eingesetzter Stoffe sondern auch die Materialintensität der verwendeten, größtenteils nicht erneuerbaren und damit endlichen
Rohstoffe (Tabelle 3-1) selbst zeigt auf, dass sich durch die immer intensivere
Nutzung von IuK-Technologie der ökologische Fußabdruck stetig vergrößert.
Der Energiebedarf von IT-Komponenten im laufenden Betrieb ist ebenso zu berücksichtigen. So schätzte eine Forschergruppe um Kaoru Kawamoto und Jonathan G. Koomey am Lawrence Berkeley National Laboratory zu Anfang des
Jahrzehnts, dass allein 2 % des gesamten Stromverbrauchs der USA Computern
und entsprechenden Netzwerkkomponenten zuzurechnen ist [Kawamoto,
2001]. Für Deutschland variieren Schätzungen zwischen 3-8 %, für Japan zwischen 3,3-4,3 % [Plepys, 2004]. Die Zahlen beziehen sich IT-Komponenten in
Unternehmen und Privathaushalten.
2. April 2008
15
3.3
Recycling und Entsorgung
Nicht nur die verursachte Menge an CO2-Emissionen zählt zu den Auswirkungen der schnell wachsenden Branche, auch die Abfallmenge und der Umgang
damit stellen ein Problem dar. Es ist zu beobachten, dass in Europa die Menge
an Elektroaltgeräten im Vergleich zu anderen Abfallarten fast dreimal schneller
wächst. Die steigende Abfallmenge ist durch kürzere Innovationszyklen und
damit einhergehend die verkürzte Nutzungsdauer der Elektrogeräte zu begründen. In Europa wurden die Hersteller daher durch verschiedene Gesetze verpflichtet, sich um die Rücknahme und Verwertung ihrer Geräte zu kümmern.
Dennoch enden rund 70 % des weltweiten Elektroschrottaufkommens in China
[GAP, 2007].
Elektroschrott wird, teils illegal, in weniger entwickelte Länder exportiert und
dort unter gesundheits- und umweltschädlichen Bedingungen wiederverwertet.
Als Gründe werden die steigenden Abfallmengen und die begrenzten Kapazitäten bei den Recyclingbetrieben sowie die geringeren Kosten in den weniger
entwickelten Ländern aufgeführt. Greenpeace untersuchte Recyclingbetriebe in
Indien und China und veröffentlichte die Ergebnisse in einer Studie [Greenpeace, 2005].
In einigen der dortigen Recyclingbetriebe werden die Arbeiten zu größten Teilen im Freien verrichtet. Um wertvolle Rohstoffe (z. B. Nichteisenmetalle) wiederzugewinnen, werden Platinen in Säuren getaucht, Bildschirme auf offenerer
Straße zertrümmert oder PVC-Reste unter freiem Himmel verbrannt. Die nichtverwertbaren Teile werden außerhalb der Dörfer von den Recyclingbetrieben
wild deponiert. Aus dieser Form des Recyclings resultieren Belastungen für
Mensch und Umwelt. Im Rahmen der Untersuchung wurden Proben von Wasser, Boden und Luft in den Betrieben untersucht. Es wurde eine hohe Konzentration an Blei, Zinn, Kupfer, Cadmium und anderen Schwermetallen gemessen.
Die Umweltbelastungen beschränken sich nicht auf die direkte Umgebung des
Recyclingbetriebs, sondern Schadstoffe werden durch Kleidung mit in die Häuser der Arbeiter genommen. Obwohl sich die Wohnhäuser nicht in der Nähe
der Arbeitsstätte befinden, ergaben auch Hausstaubmessungen hohe Konzentrationen von Kupfer, Blei, Zinn und anderen Schwermetallen. Eine weitere Gefahr für die Umwelt wird durch das Schreddern der Elektroaltgeräte verursacht.
Das Schreddermaterial, hauptsächlich Platinen, wird kontinuierlich mit Wasser
gespült. Das Wasser wird nicht im Kreislauf geführt, sondern unbehandelt in
die Kanäle geleitet. Die Konzentration von Blei, Kupfer, Nickel und Antimon lag
in den Kanälen 200- bis 600-mal höher als die normale Konzentration.
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16
3.4
»Rebound Effects«
Die von der IT-Branche verursachten Umweltprobleme verstärken sich, da der
Markt schneller wächst, als die Effizienz der Produktion steigt (vgl. [Plepys,
2004], S. 3 und 4). Andererseits steht zu vermuten, dass der globale Markt rasant wächst, gerade weil die Produktion effizienter und somit günstiger wird.
Diese in der Literatur als »Rebound Effect«, also Rückschlag, bezeichnete Entwicklung bedeutet, dass der Gesamtbedarf an Material und Energie eines Systems ansteigt, obwohl Energie- und Materialintensität zur Produktion einzelner
Güter sinken (vgl. [Plepys, 2004], Appendix B, Paper I). Dies liegt darin begründet, dass mit steigender Effizienz die Einstandspreise einzelner Güter fallen und
somit die Nachfrage steigt. Verstärkt wird der Effekt im Fall der IT-Branche zudem durch immer kürzere Innovationszyklen.
3.5
Ökoeffizienz und Dematerialisierung
Der oben geschilderten Entwicklung kann mit den Konzepten der Ökoeffizienz
und Dematerialisierung begegnet werden. Der vom Business Council For
Sustainable Development zu Anfang der 1990er Jahr geprägte Begriff der Ökoeffizienz hat zum Ziel, Produktion und Produktnutzung auf Nachhaltigkeit auszurichten. Dies bedeutet, die Umweltauswirkungen soweit zu reduzieren, dass
negative Auswirkungen die natürlich Regenerationsfähigkeit der Umwelt nicht
übersteigen.
Schlüssel zur Erfüllung dieses Ziels ist die Dematerialisierung, die Reduktion der
Energie- und Materialintensität eines Produktes oder einer Dienstleistung. Kern
dieses Konzeptes ist, nicht ein materielles Produkt, z. B. einen Computer, in den
Vordergrund zu stellen, sondern die Funktion oder Aufgabe, die zu erfüllen ist
(vgl. [Plepys, 2004], S. 13ff). Im Fall der IT-Branche bedeutet dies, alternative
Systeme und Infrastrukturen aufzubauen, die in der Lage sind, bei deutlich verringerten Umweltauswirkungen die gleichen Funktionen in der gleichen Qualität zu erfüllen.
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17
4
Rechtliche Rahmenbedingungen
Diese Kapitel fasst für Produktion, Betrieb und Entsorgung von ITKomponenten relevante Gesetze und Verordnungen zusammen.
4.1
EU-Ebene und international
Bei der Herstellung und dem Inverkehrbringen von IT-Geräten sind europäische
Vorschriften und deren Umsetzung in nationales Recht zu berücksichtigen. Hinsichtlich der Umweltverträglichkeit erscheinen insbesondere die nachstehenden
Vorschriften relevant.
Tabelle 4-1:
Gesetzliche Anforderungen an Computersysteme
(Auszug, ohne Anspruch auf Vollständigkeit)
EU-Ebene
Deutschland
Directive 2002/96/EC Waste
electrical and electronic equipment
WEEE
Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung
von Elektro- und Elektronikgeräten (Elektround Elektronikgerätegesetz – ElektroG)
Directive 2002/95/EC Hazardous
substances in electrical and electronic equipment (RoHS)
ElektroG
Directive 2006/12/EC on waste
(Abfallrahmenrichtlinie)
KrW-/AbfG
(Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz)
Directive 2005/32/EC for energy
using products (EuP)
Gesetz über umweltgerechte Gestaltung
energiebetriebener Produkte (Energiebetriebene-Produkte-Gesetz EBPG) [noch nicht vom dt.
Bundestag beschlossen]
Die EU-Richtlinie 2002/96/EC (WEEE) bezweckt vorrangig die Reduktion von
Elektro- und Elektronikabfällen sowie das Recycling und andere Formen der
Widerverwertung, wie z. B. den Aufbau eines nationalen Sammelsystems. Die
Verwertungsquote muss bei mindestens 75 % liegen, davon müssen 65 % einer Wiederverwendung oder einer stofflichen Verwertung zugeführt werden.
Die EU-Richtlinie »Restriction of the use of certain hazardous substances in
electrical and electronic equipment« (2002/95/EC), kurz RoHS, beschränkt die
Verwendung bestimmter Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten. So schreibt
die Richtlinie unter anderem eine bleifreie Verlötung elektronischer Bauteile vor,
verbietet den Einsatz einiger Flammschutzmittel und soll so die Förderung von
Ersatzprodukten stärken. Die Richtlinie 2005/32/EG »Energy using Products«
legt einen Rahmen für die Anforderungen der umweltgerechten Gestaltung
energiebetriebener Produkte fest. Ziel ist es, Energie und Ressourcen während
des »Lebenszyklus« des Produktes einzusparen. Dies beinhaltet unter anderem
2. April 2008
18
die Verwendung von Recyclingmaterial, Verringerung jeglicher Form von Emissionen in Atmosphäre, Luft, Wasser und Boden sowie die Verringerung von
Masse und Volumen des Produktes zur Einsparung von Ressourcen.
4.2
Deutschland
Durch das ElektroG wurden die EU-Richtlinien 2002/96/EC und 2002/95/EC in
nationales Recht überführt. Die im Juli 2005 verabschiedete EU-Richtlinie
2005/32/EC wurde durch das Gesetz über die »umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte« in nationales Recht umgesetzt. Dabei wurden die
erforderlichen Recyclingquoten der EU-Vorgaben übernommen [ElektroG,
2007].
4.3
Andere Leitmärkte (USA)
Amerika verfügt im Gegensatz zu Japan, Südkorea und vielen europäischen
Staaten über kein Recyclingprogramm für Elektro- und Elektronikgeräte. Staaten wie Washington, Maine und Maryland haben ein »Rücknahme-Gesetz« beschlossen und ein Dutzend andere Staaten planen ein solches Gesetz. Neben
diesem, auf Staaten begrenzten Recycling engagieren sich Großunternehmen
wie z. B. Dell oder HP im Bereich des Elektrorecyclings. HP z. B. organisiert freiwillige Sammelfahrten, bei denen Altgeräte, die von Kunden in Fachgeschäften
umsonst abgegeben werden, eingesammelt werden [AP, 2007].
4.4
Labels, Initiativen, Prüfsiegel und Zertifikate
Abgesehen von den oben genannten Gesetzen gibt es in Deutschland keine
Regelungen auf Bundes- oder Landesebene, die z. B. im Beschaffungsleitfaden
vorschreiben, dass die »öffentliche Hand« nur »ökologisch sinnvolle« und somit
»energiesparende Systeme« einsetzen darf. So wird der »öffentlichen Hand«
freier Spielraum in der Beschaffung ihrer Elektro- und Elektronikgeräte gelassen, z. B. energiesparende Systeme wie Thin Clients zu empfehlen.
4.4.1 Energy Star
Neben den EU-Richtlinien und den Umsetzungen in nationales Recht gibt es
z. B. den Energy Star der US-Umweltbehörde EPA (»Environmental Protection
Agency«). Dieser ist seit 1992 ein internationales freiwilliges Kennzeichnungsprogramm für stromsparende Bürogeräte [Energy Star, 2008]. Mit der Neufassung der Energy-Star-Richtlinien (Energy Star 4.0) wurden die Auflagen verschärft. Diese regeln nun nicht nur den Energiebedarf von Computern während
des Standby- und Soft-Off-Betriebes, sondern auch die Leistungsaufnahme bei
unbelastetem Betrieb. So wird z. B. ein Einsatz von sogenannten »80-Plus«Netzteilen gefordert, die ab einer Belastung von 20 % der Nennleistung eine
Effizienz von mindestens 80 % aufweisen müssen, sowie vorkonfigurierte
2. April 2008
19
Stromsparmodi für Monitore (nach 15 Minuten) und der komplette PC nach 30
Minuten [Windeck, 2008-2].
Die Energy-Star-Richtlinie unterteilt Geräte in Kategorien, denen unterschiedliche Anforderungen zugeordnet werden. So darf gemäß Energy Star 4.0 ein
Computer der Kategorie C 4 maximal 95 Watt im Leerlauf aufnehmen, ein System der Kategorie B 5 maximal 65 Watt und 50 Watt in der Kategorie A 6 . Darüber hinaus ist einheitlich geregelt, dass die Leistungsaufnahme im abgeschalteten Zustand nicht mehr als 2 Watt betragen darf. Geräteklassen oder Kategorien für Thin Client Systeme existieren in der Energy-Star-Richtlinie derzeit noch
nicht.
4.4.2 Blauer Engel, EU Eco Label, Nordic Swan
Der Energy Star ist zudem Vorbild für andere Umweltzeichen, wie den »Blauen
Engel« 7 oder das »EU Eco Label« 8 . Beide fordern aktuell noch Grenzwerte nach
Energy Star 3.0. Der sogenannte »Nordic Swan« 9 richtet sich bereits nach Energy Star 4.0 [Windeck, 2008]. Nur der »Blaue Engel« differenziert den Begriff
des Thin Clients, bewertet die Geräte aber analog zu Arbeitsplatzcomputern.
4.4.3 Office-TopTen
Orientierend an der Systematik des Energy Star gibt es die »Office-TopTen« 10 ,
eine neutrale internetbasierte Auswahlhilfe. Zielgruppe sind professionelle Beschaffer des öffentlichen und privaten Bereiches, denen Instrumente wie ein
Beschaffungsleitfaden, Ausschreibungshilfen, ein umfangreicher Informationsund Ratgeberteil sowie gezielte Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei der Auswahl von überdurchschnittlich energieeffizienten Bürogeräten zur Verfügung
gestellt werden. Ein empfohlenes TopTen-Kriterium wird im Beschaffungsleitfaden [Dena, 2007] folgendermaßen definiert: »Ein zentraler Server stellt die
Dienste (z. B. Bürosoftware) für eine Vielzahl von Clients (z. B. Bürocomputer)
über ein Netzwerk zur Verfügung. Da dadurch notwendige Rechenleistung auf
den zentralen Server ausgelagert wird, müssen die Clients über weit weniger
hardwareseitiges Leistungspotenzial verfügen«. Die Systeme werden als Thin
Client System bezeichnet, obwohl die Leistungsdaten zeigen, dass hier weiterhin servergestützte Office-PC im Einsatz sind.
4
Multi-Core/-Prozessor System, separate Grafikkarte mit mind. 128 MB Speicher, entweder mind. 2 GB Hauptspeicher, TV-Karte oder
mehrere Festplatten; entspricht Anforderungen eines Power Users
5 Multi-Core/-Prozessor System, mind. 1 GB Hauptspeicher; entspricht Anforderungen eines Medium Users
6 Nicht Kategorie B oder C, nur ein Single-Core-Prozessor; entspricht Anforderungen eines Light Users
7 http://www.blauer-engel.de
8 http://www.eco-label.de
9 http://www.svanen.nu
10 http://www.office-topten.de
2. April 2008
20
4.4.4 TCO
Neben den genannten Labels gibt es zu dem das Siegel »TCO« (Tjänstemännens Centralorganisation - Zentralorganisation der Angestellten), welches seit
1992 Standards im Bereich, Ergonomie, elektromagnetische Felder, Energieeffizienz und Umwelt festsetzt. Mit dem »TCO’95«-Siegel wurden bereits bromierte und chlorierte Flammschutzmittel in Kunststoffteilen verboten, fast 10 Jahre
vor der Einführung der »RoHS-Richtlinie« der EU (s. o.). Doch das »TCO«-Siegel
geht über die »RoHS-Richtlinien« hinaus und verbietet zudem auch andere
bromierte Flammschutzmittel, u. a. DekaBDE 11 , welches in der EU trotz durch
Studien belegter schädlicher Wirkungen immer noch erlaubt ist [Boivie, 2007].
4.5
Ergonomie, Bildschirmarbeitsverordnung
Die Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Arbeit an Bildschirmgeräten, kurz Bildschirmarbeitsverordnung [BildscharbV, 1996], regelt innerhalb Deutschlands die Anforderungen an Bildschirmarbeitsplätze und ihre
ergomische Gestaltung. Im Anhang dieser Verordnung werden bezüglich Bildschirm, Tastatur und Maus die folgenden Anforderungen gestellt:
»(…)
4. Der Bildschirm muss frei von störenden Reflexionen und Blendungen
sein.
5. Das Bildschirmgerät muss frei und leicht drehbar und neigbar sein.
6. Die Tastatur muss vom Bildschirmgerät getrennt und neigbar sein, damit die Benutzer eine ergonomisch günstige Arbeitshaltung einnehmen
können.
7. Die Tastatur und die sonstigen Eingabemittel müssen auf der Arbeitsfläche variabel angeordnet werden können. Die Arbeitsfläche vor der Tastatur muss ein Auflegen der Hände ermöglichen.
(…)«
Diese Punkte sind im Folgenden insbesondere bei der Bewertung von Notebooks zu berücksichtigen, da bei deren Beschaffung ein zusätzlicher externer
Monitor sowie Eingabegeräte erforderlich werden, um der BildschArbV zu genügen.
11
Flammschutzmittel: Deka-Bromierte-Diphenyl-Ether
2. April 2008
21
5
Methodik
Gegenstand der Untersuchung sind die Umweltauswirkungen einer PC- und einer Thin Client-gestützten Versorgung eines Anwenders mit IT-Dienstleistungen. Es wird der gesamte Lebenszyklus, d. h.
•
die Produktions-, Herstellung- und Distributionsphase,
•
die Nutzungsphase und
•
die Entsorgungsphase,
berücksichtigt. Dazu werden geeignete Kennzahlen genutzt. Zur Berechnung
setzt Fraunhofer UMSICHT das Programm GEMIS 12 ein. Dabei werden deutsche
Werte (z. B. für den Strommix) als Grundlage verwendet. Für die Produktions-,
Herstellungs-, Distributions- und Entsorgungsphase wird auf Daten der EuPStudie [IVF, 2007] zurückgegriffen. Im Moment liegen den Autoren keine anderen bekannten Studien mit einer ähnlichen Betrachtungstiefe und Vollständigkeit vor, Hier wurden unterschiedliche Daten (Energieverbrauch, Feinstaubbelastung, Versauerungspotenzial etc.) erhoben. Diese Daten werden für die jeweiligen Lebenszyklusphasen gegenübergestellt.
Daten zur Betriebsphase wurden aufgrund einer höheren Genauigkeit und zur
Sicherstellung der Vergleichbarkeit selbst messtechnisch ermittelt. Hierbei wurde aus Gründen der Vergleichbarkeit ebenfalls auf Wirkungskategorien zurückgegriffen (hier auf das Treibhausgaspotenzial gemessen in CO2-Äquivalenten
(CO2eq) 13 .
Dazu werden in den nächsten Kapiteln die nötigen Umrechnungsschlüssel (z. B.
Thin Client-User pro Server) vorgestellt.
5.1
Definition der Szenarien
Um die Vergleichbarkeit von PC- und Thin Client-Arbeitsplatzgeräten zu ermöglichen, müssen im ersten Schritt äquivalente Einsatzszenarien modelliert
werden. Die Anforderungen an die Systeme sind dabei je nach Nutzertyp unterschiedlich und werden im Folgenden beschrieben. Für die Bewertung der Energieeffizienz bedeutet dies, dass die relevante durchschnittliche Leistungsaufnahme in der Betriebsphase berücksichtig werden muss. Ein Vergleich der
Nennkapazitäten der jeweiligen Netzteile ist nicht aussagekräftig. Hier muss der
konkrete Energiebedarf im praktischen Einsatz bewertet werden. Dies führt zu
12
13
Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS) des Öko-Instituts: http://www.oeko.de/service/gemis/de/index.htm
In der Kategorie Treibhausgasen werden neben CO2 fünf weitere Treibhausgase berücksichtigt (z. B. Methan oder Lachgas). Dabei
werden die einzelnen Gase gemäß ihrer Treibhausgasrelevanz beurteilt und dann in der Wirkungskategorie (Treibhausgase) zusammengefasst.
2. April 2008
22
der Aufgabe, ein möglichst realistisches Modell zu entwickeln, unter dessen
Rahmenbedingungen die zu untersuchenden Clientsysteme verglichen werden.
Bei der Entwicklung des Modells werden ausschließlich die Aspekte berücksichtigt, die in direktem Zusammenhang mit dem Betrieb der Endgeräte am Arbeitsplatz des Anwenders einhergehen. Dementsprechend werden z. B. die
Terminal Server, die zum Betrieb von Thin Clients unmittelbar erforderlich sind,
in den Einsatzszenarien berücksichtigt. Komponenten der allgemeinen ITInfrastruktur, wie z. B. Router, Switches, Datei- oder Druckserver, werden unabhängig davon, ob PC oder Thin Clients eingesetzt werden, benötigt. Diese
bleiben unberücksichtigt, da sich hier keine erheblichen Unterschiede in den
Umweltauswirkungen ergeben.
5.1.1 Benutzer
Wie bereits im Zuge der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung »PC vs. Thin Client«
(vgl. [UMSICHT, 2008], S. 83ff) dargelegt, ergibt sich – primär für das Sizing 14
der Terminal Server – die Frage, wie ein System ausgestattet sein muss, um eine
bestimmte Last erfolgreich bewältigen zu können, bzw. welche Anzahl an Benutzersitzungen eine gegebene Hardware unterstützen kann. Die Last bestimmt
sich nach den Arbeitsinhalten der Endanwender, weshalb es sich in der Fachliteratur etabliert hat, zwei bis vier exemplarische Benutzertypen inklusive passender Anwendungsfälle heranzuziehen.
Im Verlauf der vorliegenden Studie wurde dementsprechend wie auch in der
oben genannten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wiederum auf ein Modell bestehend aus den drei Benutzergruppen Light User, Medium User und Power
User (vgl. folgende Tabelle) zurückgegriffen.
Tabelle 5-1:
14
Unterschiedliche Benutzertypen
Benutzertyp
Nutzung
Beschreibung
Light User
Benutzt normalerweise nur jeweils
eine Anwendung. Es wird vornehmlich
ein Programm zur Datenerfassung
oder für E-Mail eingesetzt.
Hat nur sehr geringe Anforderungen an Rechenleistung und
Hauptspeicher.
Medium User
Benutzt zwei oder drei Applikationen
gleichzeitig. Dazu zählen Browser,
Client/ Server-Applikation mit Datenbankzugriff aber auch Werkzeuge wie
Microsoft® Office.
Die Anforderungen an die Rechenleistung sind höher als beim Light
User.
Power User
Benutzt ständig mehrere Applikationen gleichzeitig, bearbeitet große
Grafiken/Dokumente, arbeitet intensiv
Multitasking-Betrieb, höchste
Rechenleistung gefordert und hoher
Hauptspeicherbedarf.
Der Begriff des Serversizings umfasst sämtliche Überlegungen dazu, wie ein System bzgl. Verarbeitungskapazität, Hauptspeicher und
Prozessoren dimensioniert sein muss, um den Anforderungen des täglichen Betriebs gerecht zu werden.
2. April 2008
23
Benutzertyp
Nutzung
Beschreibung
®
®
mit z. B. Microsoft Outlook und
Microsoft® Excel® inkl. Diagrammerstellung, Berechnungen über große
Datenmengen.
Beim Light User handelt es sich z. B. um einen Sachbearbeiter mit sehr moderaten Anforderungen an die Systemleistung. Dieser Anwender arbeitet typischerweise primär mit einer Anwendung wie z. B. einem E-Mail Programm, Webbrowser oder dem Client eines ERP-Systems 15 . Der Medium User, oftmals auch
als Knowledge Worker bezeichnet (vgl. [Microsoft, 2003]), betreibt mehrere
Standardsoftware-Produkte parallel und stellt dementsprechend bereits höhere
Anforderungen an das System. Die Gruppe der Power User oder auch Heavy
User arbeitet über Standardapplikationen hinaus mit ressourcenhungrigeren
Applikationen, wie z. B. Software zur Bildbearbeitung, größeren Datenbanken
oder einer Softwareentwicklungsumgebung.
5.1.2 PC-Systeme
Zur Bewertung der Leistungsaufnahme im Betrieb wurden exemplarisch die folgenden Standard-PC aus dem Bestand von Fraunhofer UMSICHT herangezogen:
PC-System 1, Baujahr 2004
•
•
•
•
•
•
Prozessor: Intel® Pentium® 4 (3 GHz)
Hauptspeicher: 512 MB
Festplatte: 80 GB (IDE)
Optisches Laufwerk: 1x CD-RW Brenner (IDE)
Netzteil: 210 W
Gehäuse-Bauform: Mini-Tower
•
•
•
•
•
•
15
Prozessor: Intel® Pentium D 945 (3,4 GHz)
Festplatte: 160 GB (SATA)
Optische Laufwerke: 1x DVD-ROM, 1x DVD-RW Brenner (SATA)
Netzteil: 300 W
Gehäuse-Bauform: Midi-Tower
Unter dem Enterprise Resource Planning (ERP) werden in der Regel datenbankbasierte Softwaresysteme zur Unternehmensplanung
zusammengefasst, wie sie z. B. von Microsoft, Oracle, Sage oder SAP angeboten werden.
2. April 2008
24
•
•
•
•
•
•
Prozessor: Intel® Pentium Core 2 Duo (2,2 GHz)
Festplatte: 160 GB (SATA)
Optische Laufwerke: 1x DVD-ROM, 1x DVD-RW Brenner (SATA)
Netzteil: 300 W
Gehäuse-Bauform: Midi-Tower
5.1.3 Thin Clients
Den PC wurde im Rahmen des in Kapitel 5.2 vorgestellten Berechnungsmodells
exemplarisch das Thin Client Modell »IGEL 3210 LX Compact« gegenübergestellt. Dieses Gerät wird als Standard-Client u. a. bei Fraunhofer UMSICHT
selbst eingesetzt. Es eignet sich zur Kommunikation mit Terminal Servern über
die gängigen Protokolle wie Microsoft RDP und Citrix ICA, verfügt über einen
lokalen Webbrowser und ist kompatibel zu gängigen Systemen zur Desktopvirtualisierung. Da es sich um das meistverkaufte Geräte des Marktführers in
Deutschland handelt, wird es im Rahmen dieser Studie als repräsentativ angesehen 16 . Das Gerät verfügt über die folgenden Hardwareeigenschaften:
Thin Client »IGEL 3210 LX Compact«
•
•
•
•
•
Prozessor: VIA Eden CPU (600 MHz)
Flash-Speicher: 128 MB (CF-Card)
Netzteil: 22 W
Gehäuse-Abmessungen: 240 x 225 x 43 mm
5.1.4 Terminal Server
In den Szenarien zum Thin Client-Einsatz ist besonders zu berücksichtigen, dass
diese nicht allein betrachtet werden können, da sie von den serverseitig ausgeführten Applikationen abhängen, die ihnen über die Terminaldienste bereitgestellt werden. Da die Rechenlast somit weitestgehend auf den Terminal Servern
erbracht wird, ist es erforderlich, deren Umwelteinflüsse anteilig auf die Clients
umzulegen, was wiederum zu der Frage führt, wie viele Benutzersitzungen ein
einzelner Terminal Server ausführen kann.
16
Natürlich ist am Markt ein breites Spektrum an Thin Client-Modellen verfügbar, die teilweise kompakter sind und über weniger
Hardwarekomponenten verfügen. Dem entgegen existieren aber auch größere Modelle mit umfangreicherer Ausstattung. Eine
Erhebung und Bewertung des Marktdurchschnitts in Deutschland oder Europa würde den Rahmen dieser Studie bei Weitem übersteigen. Daher wurde exemplarisch ein Gerät ausgewählt, das die klassischen Anwendungsgebiete des Server Based Computing
und die Anforderungen eines Medium Users abdeckt.
2. April 2008
25
Das Thema der Dimensionierung und Skalierung von Terminal Servern wurde
bereits in einer gemeinsamen Studie von Microsoft und HP behandelt (vgl.
[Microsoft, 2003]). Diese Studie differenziert zwei Gruppen von Endanwendern
in den Kategorien der »Data Entry Worker«, die hauptsächlich mit der Erfassung von Daten in einem Programm beschäftigt sind, und der »Knowledge
Worker«, die mit mehreren Office-Applikationen im Multitasking-Betrieb arbeiten (vgl. [Microsoft, 2003], Seite 9). Abgesehen von der Tatsache, dass Anwender heute eher selten lediglich eine Applikation starten, sondern i. d. R. mindestens E-Mail-Client und Browser parallel betreiben, baut die Studie auf eher realitätsfernen Werten für den Hauptspeicherbedarf von lediglich 3,5 MB pro »Data Entry Worker« und 9,5 MB pro »Knowledge Worker« auf. Damit wird die
Einschätzung begründet, z. B. mit einem Server vom Typ HP ProLiant DL360 G3
– maximal bestückt mit zwei Intel® Xeon® Prozessoren und 4 096 MB Hauptspeicher – je nach Kategorie zwischen 200 und 440 Benutzersitzungen gleichzeitig betreiben zu können. Die Erfahrungen aus dem produktiven Betrieb der
Terminal Server-Farm bei Fraunhofer UMSICHT zeigen allerdings, dass einzelne
Prozesse gebräuchlicher Applikationen, wie z. B. Adobe® Reader®, Microsoft®
Outlook® oder weitere Produkte der Microsoft® Office Suite, jeweils bereits über 20 MB benötigen – deutlich mehr als von Microsoft und HP abgeschätzt.
Daher wurden die Werte durch eigene Untersuchungen überprüft und korrigiert.
Im Rahmen der Fraunhofer-Studie zur Wirtschaftlichkeit von Thin ClientArbeitsplätzen (vgl. [UMSICHT, 2006], S. 93ff) sind bereits umfangreiche Vorüberlegungen zur Dimensionierung und Skalierung von Terminal Servern niedergelegt. Im Zuge der Studie wurde ausgehend von der Frage, wie sich eine
spezifische Last überhaupt definieren lässt, eine Hardware der Leistungsklasse
eines HP ProLiant DL360 G3 als Empfehlung erarbeitet. Dieser Entscheidung lagen folgende Überlegungen zu Grunde:
2. April 2008
•
Die entscheidenden Komponenten eines Applikationservers sind bezogen
auf den Einsatz als Terminal Server Hauptspeicher und Prozessor. Größere
Festplattenkapazitäten werden dem aktuellen Stand der Technik nach nicht
benötigt, da die Datenhaltung auf dedizierten Maschinen erfolgt. Allerdings
muss ein Festplattensubsystem mit hoher Datenübertragungsrate, i. d. R.
SCSI, zum Einsatz kommen, das zahlreiche parallele Zugriffe unterstützt.
Dies ist erforderlich, da die Benutzerprofile lokal auf dem Server gespeichert
werden und auch Anwendungsprogramme lokal auf dem Server gestartet
werden.
•
Da marktgängige Systeme mit vier oder mehr Prozessoren i. d. R. ein für
den Anwendungszweck nicht relevantes, aufwändiges Speicher-Subsystem
beinhalten, sind diese Server überproportional teuer. Die wirtschaftlichste
Lösung besteht in der Beschaffung von Dual-Prozessor-Systemen, denen
26
nach dem Prinzip »viele kleine, statt wenige Große« bei Erreichen der Leistungsgrenze weitere Server hinzugefügt werden können.
•
Unter der Prämisse, dass einzelne Benutzersitzungen jeweils mindestens 64
MB Hauptspeicher benötigen und dass die tatsächlich zu erwartende Prozessorlast ex ante kaum bestimmbar ist, wurde eine Anzahl von maximal 35
Benutzern des Typs Medium User pro Dual-Prozessor angenommen.
Auf Basis dieser Vorüberlegungen wurden für den Aufbau der produktiven
Terminal Server-Farm bei Fraunhofer UMSICHT Ende 2004 eben jene HP ProLiant DL360 G3 Systeme angeschafft. Nachdem mehr und mehr PC-Arbeitsplätze
auf Thin Clients migriert wurden, wurde die Farm Anfang 2007 um zusätzliche
Server vom Typ HP ProLiant DL360 G4p erweitert.
So lassen sich nun nach bereits mehr als drei Jahren produktiven Betriebs die
o. g. Annahmen der Studie ex post verifizieren. Dies wird möglich, da aus dem
von Fraunhofer UMSICHT entwickelten LANrunner® System 17 die erforderlichen
statistischen Daten vorliegen und belegen, dass die Angaben aus der Microsoft/HP-Studie tatsächlich deutlich zu hohe Werte ausweisen, während dagegen Ende 2006 vor der Erweiterung der Terminal Server-Farm bereits bei einer
tatsächlichen Anzahl von 35 Benutzern pro Server das System ausgelastet wurde. Die Beobachtung eines Terminal Servers in der Produktivumgebung von
Fraunhofer UMSICHT über 24 Stunden 18 ließ eine deutliche Korrelation zwischen der Anzahl der Benutzer und der Auslastung des Systems erkennen, wobei nicht die Prozessoren sondern der verfügbare physikalische Hauptspeicher
als limitierender Faktor in Erscheinung trat (vgl. Abbildung 5-1 bis Abbildung
5-3).
Mit Hilfe des LANrunner®-Systems lassen sich per Simple Network Monitoring Protokoll (SNMP) Netzwerkstatistiken ermitteln und
visualisieren.
18 Der Beobachtungszeitraum von 24 Stunden wurde der Anschaulichkeit halber gewählt. Über die Wochen- und Monatsansichten
wurde verifiziert, dass diese Messungen tatsächlich repräsentativ sind.
17
2. April 2008
27
Abbildung 5-1: Aktive Sessions eines Terminal Servers über 24 Stunden
Abbildung 5-2: Prozessorlast dieses Terminal Servers über 24 Stunden
Abbildung 5-3: Verfügbarer physikalischer Hauptspeicher des Servers über 24 Stunden
Nach dem Ausbau der Farm im Jahr 2007 hat die Last der einzelnen Server abgenommen. Weiterhin bleibt aber die Korrelation zwischen der Anzahl an Sessions und der Auslastung von Prozessor und Hauptspeicher erkennbar (vgl.
Abbildung 5-4 bis Abbildung 5-6).
2. April 2008
28
Abbildung 5-4: Aktive Sessions eines Terminal Servers über 24 Stunden
Abbildung 5-5: Prozessorlast dieses Terminal Servers über 24 Stunden
Abbildung 5-6: Verfügbarer physikalischer Hauptspeicher des Servers über 24 Stunden
Es handelte sich bei den Sessions um Anwender, die in einer Desktop-Session
mit dem Terminal Server verbunden sind und mehrere Applikationen aus z. B.
dem Microsoft® Office Paket, Web Browser und Datenbank-Clients parallel
betreiben und somit der Kategorie Medium User entsprechen. Vor dem Hintergrund, dass Light User jeweils einzelne Applikationen nutzen, die zudem weniger Anforderungen an die Systemressourcen stellen als die zuvor genannten
Produkte, wird von einem Server des Typs HP DL360 G4p erwartet, jeweils bis
zu 50 solcher Sitzungen betreiben zu können. Diese Einschätzung wird neben
2. April 2008
29
den eigenen Messergebnissen gestützt von den Erfahrungen aus dem Betrieb
der Firma Fischer Ges.m.b.H. 19 , die auf dem Citrix iForum™ 2005 in München
ihre Terminal Server-Umgebung als Fallbeispiel vorgestellt hat und nach eigenen
Angaben mit eben dem Servermodell HP DL360 mehr als 50 Benutzer pro Server mit dem Client-Programm für ihr ERP-System versorgt.
Dem entgegen wird der Ressourcenbedarf für Power User, die zahlreiche Applikationen im Mulitasking-Betrieb parallel betreiben, entsprechend steigen, weshalb angenommen wird, dass der Server nur 20 Sessions dieses Typs aufnehmen kann. Zur Kalkulation des Energiebedarfs wurde im Rahmen dieser Studie
für die drei Benutzertypen jeweils die identische Server-Hardware des HP DL360
G4p zu Grunde gelegt.
Hardwareausstattung des Terminal Servers
•
•
•
•
•
Typ: HP ProLiant DL360 G4p
Prozessor: 2x Intel® Xeon® Prozessor (3,4 GHz)
Hauptspeicher: 4 GB PC2-3200 DDR2 400 SDRAM
Festplatte: 2x 36,4 GB U320 Festplatte (15 000 rpm)
Netzteil: 2x 460 W (1+1 redundant)
Der Server bzw. seine Material- und Energieintensität in der Produktion sowie
die Leistungsaufnahme im laufenden Betrieb wurden basierend auf den obigen
Überlegungen anteilig auf die Clients umgelegt:
Tabelle 5-2: Umlage des Terminal Servers auf die Clients (Zuordnungsschlüssel)
Benutzertyp
Umlagefaktor nach Sessions pro Server
Light User
1/50
Medium User
1/35
Power User
1/20
Softwareausstattung des Terminal Servers
Sämtliche Überlegungen zum Serversizing und zur Umlage der Serveranteile basieren auf der Annahme, dass auf dem Terminal Server ein 32-Bit Betriebssystem zum Einsatz kommt. Dies liegt darin begründet, dass derzeit noch keine Erfahrungswerte zum produktiven Einsatz von 64-Bit Terminal Servern vorliegen.
Die dem Berechnungsmodell zu Grunde liegenden Terminal Server werden mit
folgender typischer Softwareausstattung betrieben:
19
Die Fischer Ges.m.b.H. produziert Artikel für den Wintersport (http://www.fischer-nordicwalking.com/de/) sowie Karbon-Teile für die
Automobil-Industrie (http://www.fischer-ct.com/de/fct/)
2. April 2008
30
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Microsoft® Windows Server™ 2003 R2 Enterprise Edition inkl. SP 2
Citrix Presentation Server™ 4.0 Enterprise Edition inkl. HRP 3
Adept Scientific EndNote X
Adobe® Flash® Player 8
Adobe® Reader® 8
CorelDRAW® Graphics Suite 12
Microsoft® Internet Explorer 7
Microsoft® Office 2003
Mindjet® MindManager X5™
OriginLab OriginPro 7.5
SIGMA (auf Oracle® Forms basierendes ERP-System der FhG)
SUN Java™ Runtime 6 (Update 3)
Es wird angenommen, dass 32-Bit Betriebssysteme aktuell noch in vielen Unternehmen mehrheitlich im Einsatz sind und das Berechnungsmodell daher als repräsentativ angesehen werden kann. Das Potenzial, welches sich aus dem
Wechsel zu einer 64-Bit Plattform ergeben kann, wird in Kapitel 9.1 dargelegt.
5.2
Produktions-, Herstellung- und Distributionsphase
Die Daten zur Produktions-, Herstellungs- und Distributionsphase wurden aus
der EuP-Studie [IVF, 2007] entnommen. Hier liegen im Anhang 2 die Gewichtsund Umweltdaten zu den beiden Montitortypen (LCD + CRT) sowie die Daten
zum Desktop PC und Laptops vor.
Die Gewichtsangaben sagen allein nicht viel über die Materialintensivität und
Umweltrelevanz aus, sie sind aber neben dem Volumen wichtig, um die Transportaufwendungen abzuschätzen. Zur Einordnung und weiteren Berechnung
werden daher beide Daten (Gewicht + Umweltauswirkungen) in Kapitel 6 aufgeführt.
Berücksichtigt sind durchschnittliche Zusammensetzungen der jeweiligen Untersuchungsgegenstände. Dabei wurden Werte unterschiedlicher Hersteller
»verschnitten«, um eine Anonymisierung zu erreichen. Die Vergleichseinheit
(functional unit) ist damit z. B. »ein Computer«. Die dazu benötigten Daten
wurden von den Herstellern mit Hilfe eines Fragebogens abgefragt. Dabei werden die einzelnen Bestandteile nach Kategorie (z. B. eisenhaltig, Kunststoff,
elektronische Bauteile, Papier etc.) und nach dem der Kategorie entsprechenden Material (z. B. ABS 20 , LDPE, PC für Kunststoffe) aufgeteilt. Die Aufnahme
der Daten nutzt die MEEUP Methodik (Methodology Study Eco-Design of Energy-using Products) [MEEUP, 2005]. Die Berechnung erfolgt dann automatisiert
über Standarddatensätze für die Umweltbelastung der einzelnen Materialien..
20
Dies entspricht Kunststoffarten: ABS = Acrylnitrilbutadienstyrol, PC = Polycarbonat, LDPE = Low Density Polyethylen
2. April 2008
31
Zur Herstellung dieser Materialien müssen z. B. Energie und Rohstoffe aufgewendet werden und es werden Emissionen frei. Für jedes Material entsprechend wurden folgende Parameter berechnet:
•
Primärenergieverbrauch (gross energy requirement GER) in MJ. Dieser
Wert entspricht dem Verbrauch an Primärenergie (vor Verlusten durch Energieumwandlung). Die Primärenergie ist in Primärenergieträgern wie Kohle, Biomasse oder Erdöl gebunden. Ein Zusatzparameter ist der Anteil des
GER in Form von Elektrizität und der Anteil der in den Produkten gebundenen Energie (z. B. in Kunststoffen). Für den Vergleich in Kapitel 6 wird nur
der Primärenergieverbrauch (GER) berücksichtigt.
•
Wasserverbrauch in Litern, unterteilt in die Menge an Wasser für die Verfahren und in Wasser für Kühlungszwecke. Im weiteren Verlauf der Studie
wird der Schwerpunkt auf das Prozesswasser gelegt, da dieses aufgereinigt
werden muss.
•
Abfallmenge in g unterteilt nach gefährlichen und nicht gefährlichen Abfällen 21
•
Emissionen in die Luft
•
21
o
GWP (Global Warming Potential) = Treibhausgaspotenzial (gemessen in CO2-Äquivalenten)
o
AD (Acidifiing Potential) = Versauerungspotenzial (gemessen in SO2Äquivalenten)
o
VOC (Volatile Organic Compounds) = leicht flüchtige Bestandteile
(gemessen in mg)
o
POP (Persistant Organic Pollutants) = persistente organische Verunreingungen (gemessen in ng Toxizitätsäquivalenten)
o
HM (Heavy Metals) = Schwermetalle (gemessen in ng NickelÄquivalenten)
o
PAH (Polycylic Aromatic Hydrocarbons) = Polyzyklische aromatische
Kohlenwasserstoffe (gemessen in ng Nickel-Äquivalenten)
o
PM (Particulate Matter) = Feinstaub (gemessen in g)
Emissionen ins Wasser unterteilt nach Eutrophierungspotenzial (gemessen in PO4-Äquivalenten) und Emissionen von Metallen (gemessen in mg
Quecksilber-Äquivalenten)
Der Begriff »gefährlicher Abfall« (in Deutschland früher besondere überwachungsbedürftiger Abfall) ist durch die EU geprägt. Die
gefährlichen Abfälle sind im europäischen Abfallverzeichnis mit einem Stern gekennzeichnet. Für sie müssen in Europa spezielle
Nachweise (z. B. beim Transport) geführt werden.
2. April 2008
32
Neben diesen Emissionen entstehen weitere Umweltbelastungen durch das Zusammenfügen dieser Komponenten, dazu wurden prozentual zu den Mengenanteilen Aufschläge an Emissionen für die Herstellungsphase berechnet. Hier
wurden die vom Programm vorgeschlagenen Werte übernommen.
Im letzten Schritt folgt das Zusammensetzen der Teile (final assembly). Danach
werden die Produkte zum Händler gebracht. Beides wird unter der Distributionsphase zusammengefasst. Die Emissionen für diesen Schritt orientieren sich
am Volumen der Produkte und an der Frage, ob es sich um IKT oder Verbrauchsgüter mit einem Gewicht unter 15 kg handelt. Diese Frage wurde bei
allen Fällen mit einem Ja beantwortet.
Alle Ergebnisse können dann später mit der Anzahl der gehandelten Computer
(EU-weit) verrechnet werden, um die potenziellen Einsparungen abzuschätzen.
5.3
Betriebsphase
Der Bedarf an Ersatzteilen in der Betriebsphase wurde nicht berücksichtigt, der
Schwerpunkt liegt auf dem Energiebedarf.
Maßgeblich für die Umweltauswirkungen einer IT-Infrastruktur in der Betriebsphase ist die Leistungsaufnahme, konkret die aufgenommene Wirkleistung. Bei
der Messung der Leistungsaufnahme ist zu berücksichtigen, dass die in Computersystemen vorhandenen Netzteile auf Grund kapazitiver bzw. induktiver Effekte eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung hervorrufen. Das
Produkt der Effektivwerte von Strom und Spannung ist die Scheinleistung. Diese wird in Voltampere (VA) angegeben. Der Anteil der Scheinleistung, der tatsächlich Arbeit verrichtet (d. h. als Leistung genutzt und letztlich in Wärme umgewandelt) wird, ist die Wirkleistung und wird in Watt (W) angegeben. Der Zusammenhang zwischen Schein- und Wirkleistung wird durch den Leistungsfaktor PF charakterisiert. Bei einem Leistungsfaktor PF=1 sind Schein- und Wirkleistung identisch. Messgeräte, die diese Phasenverschiebung nicht berücksichtigen, erfassen zwar die Scheinleistung, aber nicht die für den Energieverbrauch
relevante Wirkleistung und weisen somit zu hohe Werte aus.
Zur Messung der Leistungsaufnahme in der Betriebsphase kam dementsprechend ein Messgerät zum Einsatz, das Leistungsfaktor und Wirkleistung ausweist. Es wurde ein Analysator der Qualität der Stromversorgung in Einphasennetzen vom Typ »Chauvin Arnoux C.A 8230« 22 benutzt. In Verbindung mit einer Stromzange vom Typ »Chauvin Arnoux MN 93A«, die auf ein Maximum
von 5 A konfiguriert wurde, umfasst der Messbereich bei einer zulässigen Überlast von 20 % Stromstärken im Bereich [5 mA; 6 A]. Der maximale Fehler des
Gerätes beträgt in diesem Bereich ±0,5 %. Der maximale Fehler der Stromzan-
22
http://www.chauvin-arnoux.com/Produit/Famille_detail.asp?idFam=1946&idPole=1
2. April 2008
33
ge ist dem des Gerätes hinzuzufügen. Dieser liegt im Bereich [5 mA; 50 mA] bei
±(1 %+0,1 mA) und im Bereich [500 mA; 6 A] bei ±1 %.
Abbildung 5-7: Leistungsmessung am IGEL Thin Client (Foto: Fraunhofer UMSICHT)
Über die Anzeige von Messwerten in Echtzeit hinaus kann das Gerät als Datenlogger benutzt werden, das über konfigurierbare Intervalle von 1, 5, 20 Sekunden bis zu 1, 2, 5, 10 und 15 Minuten Messwerte wie Spannung, Strom, Leistungsfaktor, Schein- und Wirkleistung integriert und den Mittelwert über das
Intervall speichert. Entsprechend wurden exemplarische Messungen an Geräten
durchgeführt, während sich diese bei Fraunhofer UMSICHT im produktiven Einsatz befanden. Anschließend wurden die gemessenen Werte anhand der in
[IVF, 2007] genannten Durchschnittswerte validiert. Basierend auf den nach
deutschem Strommix zu erwartenden Emissionen von CO2-Äquivalenten
(CO2eq) wurden die Umweltauswirkungen berechnet. Diese liegen beim aktualisierten GEMIS-Standardprozess »El-KW-Park-DE-2000« bei der Bereitstellung
einer kWhel im deutschen Strommix bei 0,61 kg CO2eq (davon sind 0,58 kg
CO2) [GEMIS, 2008]. Im Vergleich zur Vorgängerstudie [UMSICHT, 2006] zeigt
sich eine leichte Reduzierung der CO2-Emissionen pro kWhel durch Effizienzsteigerungen und erhöhten Einsatz von erneuerbaren Energien.
Bei den Messungen wurden die im Folgenden erläuterten Fälle berücksichtigt.
5.3.1 Monitore
Monitore wurden stichprobenhaft über einen kurzen Zeitraum von jeweils 60
Minuten gemessen, da die Bildschirme nicht Hauptgegenstand der Untersuchung sind. Die Messungen hatten hier lediglich das Ziel aufzuzeigen, in wel-
2. April 2008
34
cher Relation die Leistungsaufnahme von Arbeitsplatz-Computer und Monitor
stehen. Es wurden zwei Betriebszustände unterschieden:
•
•
Betrieb: Während der Betriebsphase führte ein Mitarbeiter der Kategorie Medium User übliche Bürotätigkeiten am Computer aus, so dass der
Bildschirminhalt entsprechend wechselte.
Aus/»Soft-Off«: Der Monitor wurde ausgeschaltet und die Leistungsaufnahme im »Soft-Off« Zustand wurde gemessen.
Es wurden vier Gerätetypen gemessen:
•
•
•
•
17“ CRT-Monitor
19“ CRT-Monitor
17“ TFT- Monitor
19“ TFT-Monitor
5.3.2 Notebooks
Auch Notebooks wurden stichprobenhaft über einen kurzen Zeitraum von jeweils 60 Minuten gemessen, da diese nicht Hauptgegenstand der Untersuchung sind. Die Messungen hatten hier lediglich das Ziel aufzuzeigen, in welcher Relation die Leistungsaufnahme von PC und portablen Geräten beim stationären Einsatz im Büro stehen.
•
•
Betrieb: Während der Betriebsphase führte ein Mitarbeiter der Kategorie Medium User übliche Bürotätigkeiten am Notebook aus.
Aus/»Soft-Off«: Das System wurde heruntergefahren und die Leistungsaufnahme im »Soft-Off« Zustand wurde gemessen.
In beiden Fällen war der Akku des Gerätes vollständig geladen, so dass nur die
tatsächliche Leistungsaufnahme für den stationären Betrieb erfasst wurde.
Eine differenzierte Betrachtung ist nicht Gegenstand dieser Studie. Auf der einen Seite eignen sich Notebooks nur bedingt für die dauerhaften Einsatz im Büro (vgl. Kapitel 4.5). Auf der anderen Seite werden Notebooks gerade auf
Grund der Mobilität anders genutzt als stationäre PC oder Thin Clients. Dementsprechend ist bei einer genauen Betrachtung das je nach Unternehmen und
Anwendung vollkommen unterschiedliche Nutzungsverhalten abzubilden und
zu bewerten. Wird das Gerät z. B. häufig mobil genutzt, variiert die Leistungsaufnahme je nach Konfiguration des Energieschemas stark. Weiterhin wird der
Akku häufig ge- und entladen. Dementsprechend wären ggf. in der Ökobilanz
über den Lebenszyklus Entsorgungen und Beschaffungen zusätzlicher Akkus zu
berücksichtigen. Der Akku ist im EuP-Report überdies nicht als separate Materialkategorie bilanziert sondern in der Kategorie »Big Caps & Coils« enthalten.
2. April 2008
35
Bei einer zukünftigen Betrachtung sind also die in Notebook-Akkus verwendeten Inhaltsstoffe detaillierter zu bewerten.
5.3.3 Desktop-PC
Mehrere Desktop-PC wurden exemplarisch jeweils über mehrere Zeiträume von
je 24 Stunden gemessen, während Endanwender über 8-9 Stunden ihre übliche
Arbeit verrichteten. Außerhalb der Arbeitszeit wurden die folgenden Fälle unterschieden:
•
•
Betrieb/»Idle«: Der PC wurde zum Feierabend nicht abgeschaltet und
lief »Idle«, d. h. ohne Last, über Nacht weiter.
Aus/»Soft-Off«: Das System wurde zum Feierabend heruntergefahren
und die Leistungsaufnahme im »Soft-Off« Zustand wurde gemessen.
So konnte die Leistungsaufnahme während des Betriebs, außerhalb der Arbeitszeit (Nacht, Wochenende, Feiertage) sowie im Mittel über einen Tag bestimmt werden.
Der Fall, dass der PC nicht abgeschaltet wird, wurde berücksichtigt, da insbesondere Power User dazu tendieren, ihren PC permanent im eingeschalteten
Zustand zu belassen. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Zum einen haben sich
Stromsparmodi auf dem Desktop bislang noch nicht flächendeckend verbreitet
und es mangelt an einfach zu handhabenden Systemrichtlinien, die PC im Unternehmen pauschal herunterfahren oder in den Ruhezustand versetzen könnten. Weitere Gründe liegen im Verhalten der Benutzer begründet (vgl. [IVF,
2007], S. 91):
•
Ein Computer, der (in der Wahrnehmung des Anwenders) sehr lange
für den Bootvorgang oder das Aufwachen aus dem Ruhezustand benötigt, wird so selten wie möglich abgeschaltet.
•
Instabilität und Fehler beim Aufwachen aus dem Ruhezustand schränken die Nutzung dieser Funktion in der Praxis drastisch ein.
•
Administratoren forcieren, dass Systeme nicht abgeschaltet werden, um
nachts automatisiert Updates installieren zu können.
•
Breitbandverbindung und Anwendungen wie Chat-Seiten und Echtzeitkommunikation veranlassen Benutzer, das System nicht abzuschalten.
•
Wenn ein Computer »ausgeschaltet« erscheint, prüfen Anwender in
der Regel nicht, ob er noch Strom verbraucht.
Konkrete Angaben dazu, wie viele Systeme nicht ausgeschaltet werden bzw.
keine Powermanagement-Funktionen nutzen, variieren. Der EuP-Report führt
Quellen an, nach denen im kommerziellen Umfeld nur sechs bis 25 Prozent der
2. April 2008
36
Computer Powermanagement nutzen, während in privaten Haushalten nur drei
Prozent regelmäßig bei Inaktivität in den Ruhezustand versetzt werden (vgl.
[IVF, 2007], S. 94f).
Die britische Umweltorganisation Global Action Plan geht in ihrer aktuellen
Studie (vgl. [GAP, 2007], S. 6) davon aus, dass schätzungsweise 30 % der BüroPC in Großbritannien kontinuierlich nicht abgeschaltet werden – ein Wert, der
in anderen Industrienationen ähnlich hoch sein dürfte. Für die USA hat die
Umweltbehörde EPA ermittelt, dass dort sogar annähernd 60 % der Desktops
auch nachts nicht ausgeschaltet werden [Lüke, 2007]. Positive Veränderungen
sind hier erst mittel- bis langfristig zu erwarten (siehe Kapitel 9.3).
Im Rahmen des Berechnungsmodells wurde entsprechend ein konservativer Ansatz gewählt und kalkuliert, dass aktuell ein Drittel der PC kontinuierlich betrieben wird.
5.3.4 Thin Clients
Mehrere Thin Clients wurden exemplarisch jeweils über mehrere Zeiträume von
je 24 Stunden gemessen, während Endanwender über 8-9 Stunden ihre übliche
Arbeit verrichteten. Dabei wurde grundsätzlich der Thin Client am Ende des Tages ausgeschaltet 23 . So konnte die Leistungsaufnahme während des Betriebs,
im »Soft-Off« Zustand sowie im Mittel über einen Tag ermittelt werden.
5.3.5 Terminal Server
Einer der produktiven Terminal Server wurde über mehrere Zeiträume von jeweils 24 Stunden gemessen. Dabei wurde zunächst nur eines der beiden redundanten Netzteile des Servers angeschlossen. Anschließend wurde der praxisrelevantere Fall mit zwei Netzteilen untersucht, um zu ermitteln, ob sich durch
den Einsatz beider Netzteile die Effizienz somit die Leistungsaufnahme verändern. Für den Betrieb mit zwei Netzteilen wurden die folgenden Fälle unterschieden:
•
•
23
Arbeitstag: Die Leistungsaufnahme des Servers wurde im Arbeitsalltag
von Fraunhofer UMSICHT gemessen, während Benutzer ihre übliche
Arbeit verrichten und der Server anschließend über Nacht »idle«, d. h.
ohne Last, weiterläuft.
Freier Tag: Die Leistungsaufnahme des Servers wurde am Wochenende
gemessen, um zu ermitteln, wie viel Strom der Server »idle« verbraucht.
Anwender, auch Power User, haben keine Veranlassung, ihren Thin Client über Nacht nicht auszuschalten. Während der Client
abgeschaltet ist, wird die Session auf dem Server gehalten und kann am nächsten Tag mit minimalem Zeitaufwand wieder verbunden werden. Alle am Vortag geöffneten Programme können sofort weiter genutzt werden.
2. April 2008
37
Die entsprechenden Werte wurden nach dem Umlagefaktor für Medium User
den Thin Clients hinzugerechnet.
5.4
Recycling / Entsorgung
Für die Entsorgungs- und Recyclingphase wurden die Daten ebenfalls über die
Methodik (Berechnungsschema mit Excel®) der EuP-Studie bestimmt. Hier bestehen natürlich Unsicherheiten, da die Anteile für Wiederverwendung, stoffliches Recycling und energetische Verwertung je nach Computerhersteller, Alter
und Sammelmodell stark variieren können.
Für die Entsorgungsphase wird angenommen, dass kein Kühlmittel für die ITGeräte verwendet wird. Die notwendige Kühlung wird durch passive und aktive
Lüfter realisiert. Es wird weiter angenommen, dass sich in den Produkten (Monitoren, PC, Servern etc.) kein Quecksilber befindet. Dies ist in der RoHSRichtlinie festgelegt (in Kraft seit dem 1. Juli 2006) und betrifft neben Quecksilber auch Blei, Cadmium, Chrom (VI), polybromierte Biphenyle (PBB) und polybromierte Diphenylether (PBDE). Quecksilber durfte in älteren Rechnern in
Quecksilberbatterien, in Elektroden sowie in Schaltern, Sensoren und Relais
eingesetzt werden.
Es wird angenommen, dass die Platinen (PWB) einfach zu zerlegen sind. Dadurch erhöht sich der Anteil des zu recycelnden Metalls aus den Platinen auf 50
Gewichtsprozent, was einen 20 % Bonus auf Platinen (PWB) ergibt, da diese
nicht mehr aus Neumaterial hergestellt werden müssen [MEEUP, 2005].
Die Werte für das Recycling von Kunststoffen wurden bei 1 % für Wiederverwendung, 9 % für stoffliches Recycling und 90 % für energetische Verwertung
belassen [MEEUP, 2005].
Es wird angenommen, dass ca. 5 % der Materialien deponiert werden. Die Recyclingquote bei Metallen und Glas wird auf 95 % geschätzt. Die Recyclingquoten für Metalle variieren mit dem Metalltyp von 85 % Gusseisen, über 60 % für
Kupferrohre bzw. -blech runter bis zu 0 % für Kupferdraht [MEEUP, 2005].
Durch das Recycling entstehen Aufwendungen. Da jedoch Primärmaterial- und
Energie ersetzt wird, schlägt sich dies in der Summe in den meisten Bereichen
in einer Gutschrift nieder. Diese Gutschrift in der Entsorgungsphase umfasst
die Verwertung von Kunststoffen und Elektronik [ohne LCD/CRT]). Die Gutschriften für Metalle und andere Fraktionen werden bereits in der Produktionsphase berücksichtigt.
Für die definierten Szenarien wird der Vergleich für die Entsorgungsphase also
gemäß der MEEUP-Methode vorgenommen.
2. April 2008
38
6
Ergebnisse und Auswertung
6.1
Produktionsphase
6.1.1 Desktop PC
Die folgende Tabelle zeigt die benötigten Materialien zur Produktion eines Office Desktop PC. Bei Betrachtung der Gewichtsanteile ist der Stahlanteil des
Gehäuses am schwersten (6,3 kg), gefolgt von Papier für die Verpackung
(2,3 kg). Ingesamt wiegt der Office Desktop PC ca. 12,6 kg. Als nächst schwere
Gruppen folgen elektronische Bestandteile.
Tabelle 6-1:
Zusammensetzung Office Desktop PC [Tabelle 59 aus [IVF, 2007]]
Zur Abschätzung der Umweltwirkungen wurden die Berechnungen aus Anhang
2 der EuP-Studie verwendet. Der Gesamtprimärenergieaufwand liegt bei 1,9
GJ. Dieser Wert wird durch SMD & LED (durchschnittlich), integrierte Schaltkreise (5 % Si, Au), galvanisierte Stahlschichten und durch Big caps & coils (Kondensatoren und Spulen) bestimmt.
2. April 2008
39
Der Bedarf an Prozesswasser liegt bei 745 l. Hauptverantwortlich dafür ist die
Produktion der integrierten Schaltkreise (5 % Si, Au) und SMD & LEDs.
Bei der Produktion entstehen 0,57 kg gefährlicher Abfall 24 und 27 kg Abfall.
Der gefährliche Abfall entsteht hauptsächlich bei der Produktion von Platinen.
Der normale Abfall bei der Produktion der Stahlschichten und des Kupferdrahtes.
Die entstehenden Treibhausgase machen 117 kg CO2eq aus. Hauptverantwortlich dafür sind die Komponenten SMD & LED sowie die integrierten Schaltkreise.
Das Versauerungspotenzial beträgt 1 072 g SO2eq, als Hauptverursacher ist die
Produktion von SMD & LED, gefolgt von den Schaltkreisen zu nennen.
Die leichtflüchtigen Verbindungen (VOC) werden auch durch die Emissionen
bei der Herstellung der Schaltkreise und der SMD & LED dominiert. Sie erreichen 7,63 mg.
Bei den persistenten organischen Verbindungen werden 183 ng i-Teq 25 erreicht. Hauptverursacher ist hier die Herstellung der Stahlbleche.
Die Emissionen von Schwermetallen liegen bei 221 mg Ni-eq, Hauptverursacher
ist die Produktion von SMD & LED, gefolgt von den Schaltkreisen und den
Stahlblechen.
Die Emissionen an polyzyklischen aromatischen Verbindungen erreichen 139
mg Ni-eq. Hauptverursacher sind Big caps & coils und die Herstellung von Aluminiumblechen.
Feinstaub erreicht laut der Tabelle 139 g. Hauptverantwortlich dafür sind die
Produktion der Stahlbleche und der Big caps & coils. Bei dieser Berechung zeigt
sich eine Abweichung in der Aussummierung, da die Summe der Einzelemissionen 81,46 g entsprechen muss.
Diese Abweichung liegt auch bei den Wasseremissionen vor. Hier beträgt die
Summe 407,1 mg Hg/20eq (Hauptverursacher: Integrierte Schaltkreise) und
beim Eutrophierungspotenzial 7 362,3 mg PO4eq (Hauptverursacher: Slots/ext.
Ports, integrierte Schaltkreise und Expoxy).
24
Der Begriff »gefährlicher Abfall« (in Deutschland früher besondere überwachungsbedürftiger Abfall) ist durch die EU geprägt. Die
gefährlichen Abfälle sind im europäischen Abfallverzeichnis mit einem Stern gekennzeichnet. Für sie müssen in Europa spezielle
Nachweise (z. B. beim Transport) geführt werden.
25 Normierung auf Toxizitätsäquivalente (TEQ)
2. April 2008
40
Bei allen folgenden Rechungen werden die Summen für PM, Metallemissionen
und Eutrophierungspotenzial nachgerechnet.
Tabelle 6-2:
Umweltbelastung durch die Produktion eines Office Desktop PCs; Berechnungen nach
26
MEEUP
6.1.2 Notebook
Die folgende Tabelle zeigt die benötigten Materialien zur Produktion eines Notebooks. Beim Notebook ist der integrierte Monitor mitbilanziert. Bei dem Notebook liegt der größte Gewichtsanteil beim Papier (0,92 kg), gefolgt von elektrischen Materialien (0,5 kg), dem Metallgehäuse (0,49 kg) und dem Glas für
den LCD-Schirm (ca. 0,6 kg). Ingesamt wiegt das Notebook ca. 3,77 kg. Es fällt
in Zeile 24 auf, dass die »Integrated Circuits, 1 % Silicon« der Kategorie »Integrated Circuites 5 % Silicon« zugeordnet sind und dass das »Glass for
Lamps« (Zeile 31) keiner Kategorie zugeordnet wurde. Diese Daten wurden für
diese Studie unverändert gelassen.
26
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version and legal notice are mentioned. This document does not necessarily reflect the view of the European Commission. It was
drafted to the best of ability within budget restrictions. VHK and the European Commission do not assume any liability for any material or immaterial damage from using this document or information contained therein.
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41
Tabelle 6-3:
Zusammensetzung Notebooks [Tabelle 61 aus [IVF, 2007]]
2 der EuP-Studie verwendet. Der Gesamtprimärenergieaufwand liegt bei 1,1
GJ. Dieser Wert wird durch die integrierten Schaltkreise (5 % Si, Au) und den
LCD-Schirm bestimmt.
Produktion der integrierten Schaltkreise (5 % Si, Au).
Bei der Produktion entstehen 0,23 kg gefährlicher Abfall und 4,2 kg Abfall. Der
gefährliche Abfall entsteht hauptsächlich bei der Produktion von Platinen. Der
normale Abfall bei der Produktion des Kupferdrahtes und der Stahlschichten.
Die entstehenden Treibhausgase machen 71 kg CO2eq aus. Hauptverantwortlich dafür sind die Komponenten integrierte Schaltkreise und der LCD Bildschirm.
2. April 2008
42
Das Versauerungspotenzial beträgt 445 g SO2eq, Hauptverursacher ist die Produktion der Schaltkreise, gefolgt von »Big caps & coils«, wobei dieser Punkt
auch den Akku des Notebooks beinhaltet. Da im MEEUP-Bewertungsschema
keine separate Materialkategorie für die Inhaltsstoffe des Akkus existiert, wurde
der Akku hilfsweise dieser Kategorie zugeordnet. Bei einer zukünftigen Bearbeitung des Themas ist entsprechend der Akku detaillierter zu untersuchen, auch
im Hinblick auf das unterschiedliche Nutzungsverhalten und die Frage, ob
durch häufige Entlade- und Ladevorgänge über die Lebensdauer des Geräts
ggf. Bedarf für zusätzlich Akkus entsteht.
bei der Herstellung der Schaltkreise dominiert. Sie erreichen insgesamt 5,57
mg.
Bei den persistenten organischen Verbindungen werden 23 ng i-Teq erreicht.
Hauptverursacher ist hier die Herstellung der Stahlbleche.
Die Emissionen von Schwermetallen liegen bei 65 mg Ni-eq, der Hauptverursacher ist die Produktion der Schaltkreise, gefolgt von SMD&LED.
Die Emissionen an polyzyklischen aromatischen Verbindungen erreichen 119
mg Ni-eq. Hauptverursacher sind Big caps & coils und die Herstellung von Aluminiumblechen.
Produktion der Big caps and coils. Bei dieser Berechung zeigt sich eine Abweichung in der Aussummierung, da die Summe der Einzelemissionen 36,88 g
entsprechen muss.
Summe 369 mg Hg/20eq (Hauptverursacher: Integrierte Schaltkreise) und beim
Eutrophierungspotenzial 3 994 mg PO4eq (Hauptverursacher: integrierte Schaltkreise, Slots/external ports und PA 6).
Damit verursacht das Notebook bei allen Verschmutzungsarten in der Summe
weniger Aufwand und Emissionen als der Office Desktop PC.
2. April 2008
43
Tabelle 6-4:
6.1.3
Umweltbelastung durch die Produktion eines Notebooks; Berechnungen nach MEEUP
27
LCD-Monitor 17”
Die folgende Tabelle zeigt die benötigten Materialien zur Produktion eines 17“
LCD-Monitors.
Ingesamt wiegt der 17“ LCD-Monitor ca. 6,8 kg. Das Hauptgewicht liegt beim
eisenhaltigen Gehäuse (1,8 kg + 1,2 kg). Das nächst größere stellt Kunststoff
(ABS mit 0,68 kg), gefolgt von Papier mit 0,65 kg.
27
2. April 2008
44
Tabelle 6-5:
Zusammensetzung 17“ LCD Monitor [Tabelle 63 aus [IVF, 2007]]
2 der EuP-Studie verwendet. Der Gesamtprimärenergieaufwand liegt bei
0,8 GJ. Dieser Wert wird durch den LCD-Bildschirm und die Herstellung von
Schaltkreisen bestimmt. Der Gesamtwert entspricht ungefähr dem Energiebedarf bei der Herstellung eines CRT-Monitors.
normale Abfall bei der Produktion des Kupferdrahtes und Stahlblechen.
Die entstehenden Treibhausgase machen 46 kg CO2eq aus. Hauptverantwortlich dafür sind die Komponenten LCD-Bildschirm und integrierte Schaltkreise.
Das Versauerungspotenzial beträgt 235 g SO2eq, Hauptverursacher ist die Produktion des Kupferdrahtes und der Schaltkreise.
2. April 2008
45
bei der Herstellung der Schaltkreise dominiert. Sie erreichen insgesamt 2 mg.
ist die Produktion von Kupferdraht.
Die Emissionen an polyzyklischen aromatischen Verbindungen erreichen 33 mg
Ni-eq. Hauptverursacher ist die Herstellung des EPS-Kunststoffes, gefolgt von
Big caps & coils.
Produktion von Cast iron (Gusseisen). Bei dieser Berechung zeigt sich eine Abweichung in der Aussummierung, da die Summe der Einzelemissionen 37 g
entsprechen muss.
Eutrophierungspotenzial 3 555 mg PO4eq (Hauptverursacher: PA 6, ABS, Eglass-fibre).
2. April 2008
46
Tabelle 6-6:
Umweltbelastung durch die Produktion eines 17“ LCD-Monitors; Berechnungen nach
28
MEEUP
6.1.4 CRT-Monitor 17”
Die folgende Tabelle zeigt die benötigten Materialien zur Produktion eines 17“
Röhrenmonitors. Das Gesamtgewicht eines 17“ Röhrenmonitors beträgt 16,4
kg.
Es zeigt sich, dass der größte Gewichtsanteil beim Glas liegt (mit ca. 11,1 kg).
Der zweitgrößte Anteil wird von ABS-Kunststoff gestellt (1,755 kg), gefolgt von
Papier mit 1,88 kg.
28
2. April 2008
47
Tabelle 6-7:
Zusammensetzung 17“ CRT-Monitor [Tabelle 66 aus [IVF, 2007]]
2 der EuP-Studie verwendet. Der Gesamtprimärenergieaufwand liegt bei
0,8 GJ. Dieser Wert wird durch den CRT Schirm und die Herstellung von ABS
bestimmt. Hier fällt auf, dass bei der Produktion eines Notebooks insgesamt nur
etwa 0,3 GJ mehr erforderlich sind.
normale Abfall bei der Produktion des Kupferdrahtes.
Die entstehenden Treibhausgase machen 42 kg CO2eq aus. Hauptverantwortlich dafür sind die Komponenten CRT-Bildschirm und integrierte Schaltkreise.
Das Versauerungspotenzial beträgt 342 g SO2eq, der Hauptverursacher ist die
Produktion des CRT-Bildschirms, des Kupferdrahtes und der Schaltkreise.
bei der Herstellung des CRT-Bildschirms dominiert. Sie erreichen insgesamt 74
mg.
2. April 2008
48
ist die Produktion des CRT-Bildschirms, gefolgt von den Schaltkreisen.
Die Emissionen an polyzyklischen aromatischen Verbindungen erreichen 25 mg
Ni-eq. Hauptverursacher ist die Herstellung des EPS-Kunststoffes, gefolgt von
Big caps & coils. Bei dieser Berechung zeigt sich eine Abweichung in der Aussummierung, da die Summe der Einzelemissionen 81,46 g entsprechen muss.
Produktion des CRT-Bildschirms. Auch bei dieser Berechung zeigt sich eine Abweichung in der Aussummierung, da die Summe der Einzelemissionen 294 g
entsprechen muss.
Eutrophierungspotenzial 5 020 mg PO4eq (Hauptverursacher: Papier, ABS,
PA 6).
Tabelle 6-8:
29
Umweltbelastung durch die Produktion eines 17“ CRT-Monitors; Berechnungen nach
29
MEEUP
2. April 2008
49
6.1.5 Thin Client
Die folgende Tabelle zeigt die benötigten Materialien zur Produktion eines Thin
Clients vom Typ IGEL 3210 Compact. Die Daten wurden im Januar 2008 erhoben. Das Gesamtgewicht des IGEL beträgt inklusive Verpackung 3,423 kg. Das
Hauptgewicht ist die Verpackung mit 515 g (Papier), gefolgt vom »Case base«
und »case cover« (2*450 g Eisenmetall) und dem Inner case mit 436 g Eisenmetall. Die nächst schwerste Komponente ist die Verpackung mit entsprechender Auspolsterung aus 420 g Papier, gefolgt von Stromkabeln mit 174 g Kupferdraht, vom Netzteil mit 165 g Elektronik, vom Standfuß (Cradle) mit 126,4 g
ABS, dem Kühlkörper (Heatsink) mit 124 g Edelstahl und 112 g Platinen (Printed Circuit Board, PCB). Das verwendete Board ist aus vierlagigem Material mit
einer Dicke von 1,6 mm gefertigt. Damit entspricht es am ehesten dem Material
»6lay Board 4,5 kg/m²«. Alle restlichen Komponenten liegen unter 100 g.
2. April 2008
50
Tabelle 6-9:
2. April 2008
Zusammensetzung IGEL 3210 LX Compact
51
Zur Abschätzung der Umweltwirkungen wurden die Daten in die Excel Tabelle
aus der EuP-Studie überführt und die resultierenden Werte berechnet.
Der Gesamtprimärenergieaufwand liegt bei ca. 0,7 GJ. Dieser Wert wird durch
die Herstellung der Beschichtung für die Rückwand des Gehäuses (rear panel)
mit Cu/Ni/Cr dominiert.
Produktion des Netzteils. Bei der Produktion entstehen 0,36 kg gefährliche Abfälle und 9,7 kg »normaler« Abfall. Der gefährliche Abfall entsteht hauptsächlich bei der Produktion der printed circuits board (Platinen). Der normale Abfall
bei der Produktion des Netzkabels (Power cord) und bei der Herstellung der Beschichtung für die Rückwand.
Die entstehenden Treibhausgase machen 37 kg CO2eq aus. Hauptverantwortlich dafür sind die Komponenten Netzteil und die Beschichtung der Rückwand.
Das Versauerungspotenzial beträgt 427 g SO2eq, der Hauptverursacher ist die
Beschichtung der Rückwand, des Netzteils und Kupferdraht im Netzkabel.
bei der Herstellung des Netzteils dominiert. Sie erreichen insgesamt 2,5 mg. Bei
den persistenten organischen Verbindungen werden 71 ng i-Teq erreicht.
Hauptverursacher ist hier die Herstellung die Beschichtung der Rückwand.
Die Emissionen von Schwermetallen liegen bei 1 623 mg Ni-eq, der Hauptverursacher ist die Beschichtung der hinteren Rückwand.Die Emissionen an polyzyklischen aromatischen Verbindungen erreichen 24 mg Ni-eq. Hauptverursacher ist die Herstellung des Netzteils.
Feinstaub erreicht laut der Tabelle 24 g. Hauptverantwortlich dafür ist die Beschichtung der Rückwand. Bei dieser Berechung zeigt sich eine Abweichung,
da die Summe der Einzelemissionen 22,7 g entsprechen muss.
korrigierte Summe 144 mg Hg/20eq (Hauptverursacher: Netzteil) und beim
Eutrophierungspotenzial 10 153 mg PO4eq (Hauptverursacher: Beschichtung
der Rückwand).
Es zeigt sich, dass die Beschichtung der Rückwand/Blende mit Cu/Ni/CrÜberzug einen sehr großen Einfluss auf das Ergebnis hat. Dieser Posten sollte
noch einmal überprüft werden 30 .
30
Im Gespräch mit dem Hersteller wurde klar, dass diese Lösung ursprünglich nicht geplant war. Durch die Umsetzung der WEEE- und
RoHS-Konformität innerhalb einer bestehenden Produktlinie musste in der Produktionsphase das verwendete Material geändert
2. April 2008
52
Tabelle 6-10: Umweltbelastung durch die Produktion eines Igel Compact; Berechnungen nach MEEUP
31
werden. Die Beschichtung der Rückwand war in diesem Zusammenhang eine vertretbare Lösung, um weiterhin elektromagnetische Grenzwerte einzuhalten und gleichzeitig die Anforderung von WEEE und RoHS zu erfüllen. In den neuen Clientmodellen ist
dieses Bauteil durch andere Materialien ersetzt und die Umweltbelastung entsprechend geringer.
31 Copyright ©Van Holsteijn en Kemna BV 2005. Distribution rights European Commission 2005. Duplication allowed if source, draft
2. April 2008
53
6.1.6 Anteilige Berechnung des Terminal Servers
Leider wurden in den zugrundeliegenden Studien keine Server bilanziert. Um
beim Thin Client den nötigen Server anteilig berechnen zu können, wurde die
Office PC-Zusammensetzung (vgl. Tabelle 7-1) herangezogen und mit 1,5 multipliziert, da der Server leistungsfähiger ausgestattet ist. Der Faktor 1,5 leitet
sich aus dem Gewichtsvergleich eines Servers (ca. 16 kg) mit einem StandardPC (8,5-12,9 kg) ab (vgl. [UMSICHT, 2006], Tabelle 6).
Die so berechneten Werte wurde dann durch 35 geteilt, da ca. 35 Thin Clients
von »Medium Usern« durch einen Server bedient werden können. Dieser Zuschlag wird dann jedem Thin Client angerechnet.
Tabelle 6-11: Zusammensetzung PC-Server (Anpassung Tabelle 59 aus IVF, 2007])
EuP EcoReport: INPUTS
Assessment of Environmental Impact
ECO-DESIGN OF ENERGY-USING PRODUCTS
Nr
Product name
Date Author
Übertrag Anhang 2 EuP-Studie
2008-Feb-06 Anpassung Servergewicht *1,5
Office Desktop PC
MATERIALS Extraction & Production
Description of component
Pos
nr
Weight
in g
Category
Material or Process
Click &select
select Category first !
1 LDPE
10,5
2 ABS
16,3
1-BlkPlastics 10-ABS
3 PA 6
5,9
2-TecPlastics 11-PA 6
4 PC
11,3
1-BlkPlastics 1-LDPE
2-TecPlastics 12-PC
5 Epoxy
4,2
2-TecPlastics 14-Epoxy
6 Flex PUR
0,1
2-TecPlastics 16-Flex PUR
7 Steel sheet galvanized
8 Steel tube / profile
9 Cast iron
270,5
4,6
20,7
3-Ferro 21-St sheet galv.
3-Ferro 22-St tube/profile
3-Ferro 23-Cast iron
3-Ferro 24-Ferrite
10 Ferrite
0,0
11 Stainless 18/8 coil
0,4
3-Ferro 25-Stainless 18/8 coil
12 Al sheet/ extrusion
13,5
4-Non-ferro 26-Al sheet/extrusion
13 Al diecast
0,6
4-Non-ferro 27-Al diecast
14 Cu winding wire
11,0
4-Non-ferro 28-Cu winding wire
15 Cu wire
14,3
4-Non-ferro 29-Cu wire
4-Non-ferro 30-Cu tube/sheet
16 Cu tube/sheet
2,9
17 Powder coating
0,1
5-Coating 39-powder coating
18 Big caps & coils
20,7
6-Electronics 44-big caps & coils
19 Slots / ext. Ports
13,3
6-Electronics 45-slots / ext. ports
20 Integrated Circuits, 5% Silicon, Au
3,0
6-Electronics 46-IC's avg., 5% Si, Au
21 Integrated Circuits, 1% Silicon
4,1
6-Electronics 47-IC's avg., 1% Si
22 SMD & LEDs avg.
8,3
6-Electronics 48-SMD/ LED's avg.
23 PWB 1/2 lay 3,75 kg/m²
3,3
6-Electronics 49-PWB 1/2 lay 3.75kg/m2
24 PWB 6 lay 4,5 kg/m²
7,0
6-Electronics 50-PWB 6 lay 4.5 kg/m2
25 Solder SnAg4Cu0,5
2,1
6-Electronics 52-Solder SnAg4Cu0.5
26 Cardboard
98,0
7-Misc. 56-Cardboard
27
Die Umweltwirkungen gestalten sich analog zu den Umweltwirkungen des
Desktop PC (korrigiert um den Faktor 1,5/35). Zur Veranschaulichung wurde
die Werte des Serveranteil und des Thin Clients addiert und neu berechnet. Dabei zeigt sich folgendes Ergebnis.
2. April 2008
54
Tabelle 6-12: Anteilige Umweltbelastung durch die Produktion eines Servers für die Thin Clients; Berech32
nungen nach MEEUP
6.2
Herstellungsphase
Die in Kapitel 6.1 aufgeführten Materialien müssen nun noch zusammengefügt
werden. Dies bedingt u. a. einen weiteren Energieaufwand, der gemäß der
MEEUP-Methode mit vorgegebenen Werten berechnet wird. Der einzige Parameter, der sich variieren lässt, ist der Anteil an Eisenschrott. Dieser wurde jedoch auf 25 % belassen.
6.2.1 Desktop PC
Die folgende Tabelle zeigt die Emissionen bei der Herstellungsphase von Desktop PC. Der umweltintensivste Schritt ist die Zusammenstellung der Platinen,
die dann in den Rechner eingebaut werden können. Der Zusammenbau (final
assembly) ist unter der Distributionsphase zusammengefasst.
32
2. April 2008
55
Tabelle 6-13: Herstellungsphase Desktop PC (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
6.2.2 Notebook
Die folgende Tabelle zeigt die Emissionen bei der Herstellungsphase eines Notebooks. Der umweltintensivste Schritt ist die Zusammenstellung der Platinen.
Tabelle 6-14: Herstellungsphase Notebook (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
6.2.3 LCD-Monitor 17“
Die folgende Tabelle zeigt die Emissionen bei der Herstellungsphase des LCDMonitors. Die umweltintensivsten Schritte sind die Zusammenstellung der Platinen, der Kunststoffe und der Metallwerkstoffe.
Tabelle 6-15: Herstellungsphase 17“ LCD-Monitor (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
6.2.4 CRT-Monitor 17“
Die folgende Tabelle zeigt die Emissionen bei der Herstellungsphase des CRTMonitors. Die umweltintensivsten Schritte sind die Zusammenstellung der Platinen und der Kunststoffe.
2. April 2008
56
Tabelle 6-16: Herstellungsphase 17“ CRT-Monitor (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
6.2.5 Thin Client
Die folgende Tabelle zeigt die Emissionen bei der Herstellungsphase eines IGEL
3210 Compact. Die umweltintensivsten Schritte sind die Zusammenstellung der
Platinen und das Verarbeiten der Metallwerkstoffe.
Tabelle 6-17: Herstellungsphase IGEL 3210 Compact (berechnet nach MEEUP)
Die Werte entsprechen denen des Office Desktop-PCs nach einer Anpassung
um den Faktor 1,5/35.
Tabelle 6-18: Anteilige Umweltbelastung; Herstellungsphase Server (berechnet nach MEEUP)
6.3
Distributionsphase
Für die Distributionsphase wird angenommen, dass die Umweltbelastung proportional zum Volumen des Endprodukts ist. Die Volumina wurden aus einer
Vorstudie übernommen [UMSICHT, 2006]. Der zweite Faktor, der von MEEUP
in die Distributionsphase eingebracht wird, ist die Endmontage (final assembly).
2. April 2008
57
Aus diesen Werte werden in der von VHK [MEEUP, 2005] erstellten Exceltabelle
automatisch die Emissionen für die Transportwege generiert.
6.3.1 Desktop PC
Ein Desktop PC mit einem Verpackungsvolumen von 0,0783 m³ führt zu den in
der nächsten Tabelle aufgeführten Emissionen.
Tabelle 6-19: Distributionsphase Desktop PC (gemäß Berechnung MEEUP)
6.3.2 Notebook
Das Notebook hat ein Verpackungsvolumen von 40 cm * 38 cm * 20 cm und
erreicht folglich 0,0304 m³.
Tabelle 6-20: Distributionsphase Notebook (gemäß Berechnung MEEUP)
6.3.3 LCD-Monitor 17“
Der 17“ LCD-Monitor hat ein Verpackungsvolumen von 45 cm * 43 cm * 13
cm und erreicht folglich 0,0252 m³.
Tabelle 6-21: Distributionsphase 17“-LCD-Monitor (gemäß Berechnung MEEUP)
6.3.4 CRT-Monitor 17“
Der 17“ CRT-Monitor hat ein Verpackungsvolumen von 58 cm * 48 cm * 45
cm und erreicht folglich 0,125 m³.
2. April 2008
58
Tabelle 6-22: Distributionsphase 17“-CRT-Monitor (gemäß Berechnung MEEUP)
6.3.5 Thin Client
Für den IGEL 3210 Compact Thin Client wurde ein Volumen der Verpackung
von 15,6 dm³ = 0,0156 m³ gemessen. Dies führt zu folgenden Aufwendung in
der Distributionsphase.
Tabelle 6-23: Distributionsphase Thin-Client
Für das Volumen des Servers wurden 0,1608 m³ gemessen. Dieses Volumen
wurde wieder mit dem Faktor 1,5/35 angepasst. Damit wird das Volumen sehr
klein, aber die Werte (z. B. GWP sinken kaum ab), d. h. hier wird die Endmontage vermutlich mit Festwerten berechnet.
Tabelle 6-24: Anteile Umweltbelastung Server; Distributionsphase
6.4
Betriebsphase
6.4.1 Desktop PC
Anhand der Echtzeit-Ansicht wurde während der Leistungsmessung erkennbar,
dass der Strom auf Grund der Einflüsse von Oberwellen nicht streng sinusförmig verläuft.
2. April 2008
59
Abbildung 6-1: Messung von Spannung und Strom an einem Desktop PC
Wenngleich Netzteile mit einer Nennleistung von 50 W bzw. 75 W (je nach Geräteklasse) nach der Norm EN 61000-3-2 über eine Leistungsfaktorkorrektur
verfügen müssen, können damit eine Phasenverschiebung und somit eine Abweichung zwischen Wirk- und Scheinleistung nicht vollständig vermieden werden. Bei den gemessenen Systemen lag der Leistungsfaktor im laufenden Betrieb im Bereich von 0,80-0,84. Strommessgeräte, die lediglich die Scheinleistung erfassen, würden somit bezogen auf die Wirkleistung eine um 17-25 %
zu hohe Leistungsaufnahme ausweisen.
Bei der ersten Messung über 24 Stunden wurden die PC nicht abgeschaltet.
Hierbei zeigte sich, dass die Geräte im Betrieb in der Spitze bis zu 150 W aufnehmen. Diese kurzzeitigen Lastspitzen beeinflussen die Mittelwerte während
der Arbeitszeit und über 24 Stunden jedoch nur marginal (vgl. Abbildung 6-2).
Abbildung 6-2: PC System 2 über 24 Stunden, nachts eingeschaltet
PC über 24 Stunden, nachts eingeschaltet
160,00
140,00
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
2. April 2008
07:00:00
06:00:00
05:00:00
04:00:00
03:00:00
02:00:00
01:00:00
00:00:00
23:00:00
22:00:00
21:00:00
20:00:00
19:00:00
18:00:00
17:00:00
16:00:00
15:00:00
14:00:00
13:00:00
12:00:00
11:00:00
10:00:00
09:00:00
08:00:00
0,00
60
Insgesamt wird ersichtlich, dass PC bei üblicher Bürotätigkeit unabhängig davon, ob jemand daran arbeitet, annähernd gleich viel Leistung aufnehmen. Das
älteste System im Testfeld, welches nur noch für Light User zum Einsatz kommt,
weist den geringsten Stromverbrauch auf.
Tabelle 6-25: Leistungsaufnahme, Desktop PC kontinuierlich eingeschaltet
Gerät
Mittelwert Arbeitszeit [W]
Mittelwert 24 Stunden [W]
PC 1
66,1
65,4
PC 2
92,4
91,4
PC 3
90,5
89,8
Das älteste System im Test, der PC 1, nimmt im »Soft-Off« Zustand durchschnittlich 3,5 W auf, die neueren System nur circa 2,4 W. Werden die Systeme
nachts ausgeschaltet, kann die durchschnittliche Leistungsaufnahme über 24
Stunden entsprechend deutlich um bis zu 64 % gesenkt werden.
Tabelle 6-26: Leistungsaufnahme, Desktop PC nachts ausgeschaltet (»Soft-Off«)
Gerät
PC 1
66,1
28,5
PC 2
92,4
33,6
PC 3
90,5
34,3
Zwar sind bereits einzelne PC-Modelle am Markt verfügbar, deren Komponenten und Konfiguration auf niedrigen Energieverbrauch optimiert sind und die
somit je nach Typ nur 9-52 W Leistung im »Idle« Zustand aufnehmen (vgl.
[Benz, 2008] und [Windeck, 2008-1]). Im Marktdurchschnitt aller aktuell ausgelieferten Desktop PC liegt der Durchschnittsverbrauch indes deutlich höher. So
basiert das Berechnungsmodell des EuP-Reports auf Durchschnittswerten von
78,2 W im »Idle« Zustand bzw. 2,7 W im »Soft-Off« (vgl. [IVF, 2007],
S.140ff). Diese Werte beziehen sich auf das Basis-Jahr 2005. Da PC-Systeme bis
zu sechs Jahre genutzt werden und bis heute noch Geräte vertrieben werden,
die mit ihrer Leistungsaufnahme über dem Durchschnitt liegen, werden diese
Werte weiterhin als repräsentativer Marktdurchschnitt angesehen und im Folgenden für das Berechnungsmodell herangezogen. Bezogen auf eine Arbeitszeit von neun Stunden pro Tag wird ein Durchschnittswert von 31,0 W über
24 Stunden angenommen für den Fall, dass der Desktop-PC außerhalb der Arbeitszeit heruntergefahren wird.
2. April 2008
61
6.4.2 Notebook
Für Notebooks nimmt der EuP-Report Durchschnittswerte von 22,0 W im »Idle« Zustand bzw. 1,2 W im »Soft-Off« an (vgl. [IVF, 2007], S.143ff) unter der
Prämisse, dass das Notebook stationär mit einem externen Bildschirm betrieben
wird und der interne Bildschirm abgeschaltet ist. Mit 25,8 W bzw. 0,82 W liegt
das exemplarisch gemessene Notebook nahe an diesen Durchschnittswerten.
6.4.3 Thin Client
Zur Leistungsaufnahme von Thin Clients lagen keine Literaturquellen vor, so
dass im Rahmen des Berechnungsmodells nur die Ergebnisse der eigenen Messungen herangezogen werden konnten. Es wurden mehrere Thin Clients desselben Typs jeweils über 24 Stunden gemessen und aus diesen Messreihen wiederum Durchschnittswerte gebildet. Für das 22 W Netzteil des gemessenen
Thin Clients ist nach der Norm EN 61000-3-2 keine Leistungsfaktorkorrektur
vorgeschrieben. Der Leistungsfaktor beträgt im laufenden Betrieb durchschnittlich 0,5. Strommessgeräte, die lediglich die Scheinleistung erfassen, würden
somit bezogen auf die Wirkleistung eine um 100 % zu hohe Leistungsaufnahme ausweisen.
Abbildung 6-3: Auswertung der Leistungsmessung (Foto: Fraunhofer UMSICHT)
Wenngleich die Geräte im Betrieb z. B. bei der Wiedergabe bewegter Bilder bis
20,5 W aufnahmen, beeinflussten diese Lastspitzen die Durchschnittswerte nur
marginal. Die gemessenen Geräte nahmen im Mittel 18,3 W im »Idle« Zustand und 1,4 W im »Soft-Off« auf. Da die Geräte nachts abgeschaltet wurden, Betrug der Mittelwert über 24 Stunden 7,5 W. Diese Werte werden
entsprechend im Berechnungsmodell berücksichtigt.
2. April 2008
62
Abbildung 6-4: IGEL 3210 LX Compact über 24 Stunden, nachts im »Soft-Off«
IGEL 3210 über 24 Stunden
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
07:00:00
06:00:00
05:00:00
04:00:00
03:00:00
02:00:00
01:00:00
00:00:00
23:00:00
22:00:00
21:00:00
20:00:00
19:00:00
18:00:00
17:00:00
16:00:00
15:00:00
14:00:00
13:00:00
12:00:00
11:00:00
10:00:00
09:00:00
08:00:00
0,00
Zur Leistungsaufnahme von Servern speziell in der Rolle als Terminal Server lagen keine Literaturquellen vor, so dass im Rahmen des Berechnungsmodells nur
die Ergebnisse der eigenen Messungen herangezogen werden konnten.
Bei der Messung der Terminal Server zeigte sich, dass die Effizienz des Gesamtsystems sinkt, wenn statt eines einzelnen Netzteils zwei redundante Netzteile
zum Einsatz kommen. In diesem Fall benötigt der Terminal Server ca. 16 Prozent mehr Energie (vgl. Tabelle 6-27).
Tabelle 6-27: Leistungsaufnahme, Terminal Server
Server
1 Netzteil
238,2
212,3
2 Netzteile
284,7
246,6
Der Server nimmt im Tagesverlauf in der Spitze bis zu 370 W an Energie auf.
Über den Tagesverlauf von 24 Stunden ergibt sich ein Durchschnittsverbrauch von 246,6 W. An freien Tagen (Wochenende, Feiertage) läuft der Server permanent »Idle«. In diesem Fall lag der Durchschnittsverbrauch bei
214,9 W. Diese Werte werden im Folgenden berücksichtigt und mit dem Faktor
1/35 auf die Clients verrechnet.
2. April 2008
63
Abbildung 6-5: Terminal Server über 24 Stunden / 2 Netzteile
Terminal Server über 24 Stunden, Arbeitstag / 2 Netzteile
400,00
350,00
300,00
250,00
200,00
150,00
100,00
50,00
07:00:00
06:00:00
05:00:00
04:00:00
03:00:00
02:00:00
01:00:00
00:00:00
23:00:00
22:00:00
21:00:00
20:00:00
19:00:00
18:00:00
17:00:00
16:00:00
15:00:00
14:00:00
13:00:00
12:00:00
11:00:00
10:00:00
09:00:00
08:00:00
0,00
6.4.5 Monitore
Die stichprobenartigen Messungen von Monitoren ergaben für die vier untersuchten Gerätetypen die folgenden Werte:
Tabelle 6-28: Leistungsaufnahme, unterschiedliche Monitore
Monitor
Betrieb [W]
»Soft-Off« [W]
17“ CRT
76,3
0,3
19“ CRT
93,6
0,2
17“ TFT
20,8
0,7
19“ TFT
31,0
0,7
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei Röhrenmonitoren der Leistungsfaktor
zwischen 0,93-0,96 liegt, bei Flachbildschirmen zwischen 0,56-0,57. Strommessgeräte, die lediglich die Scheinleistung erfassen, würden somit im Falle der
TFT-Monitore bezogen auf die Wirkleistung eine um über 75 % zu hohe Leistungsaufnahme ausweisen.
Im EuP-Report wurden lediglich für Bilddiagonalen von 17 Zoll Mittelwerte ausgewiesen (vgl. [IVF, 2007], S.143ff):
Tabelle 6-29: Durchschnittswerte für Leistungsaufnahme von Monitoren, EuP-Report
2. April 2008
Monitor
Betrieb [W]
»Soft-Off« [W]
17“ CRT
69,5
1,5
17“ TFT
31,4
0,8
64
Da im Rahmen des EuP-Reports der Marktdurchschnitt abgebildet wurde, bilden diese Werte die Grundlage für weitere Berechnungen, auch wenn einzelne
Stichproben bei den Testgeräten niedrigere Werte ausweisen. Bezogen auf eine
Arbeitszeit von neun Stunden pro Tag wird über 24 Stunden ein Durchschnittswert von 27,0 W für Röhrenmonitore und 12,3 W für Flachbildschirme angenommen.
6.5
Recycling/Entsorgung
Die Annahmen für die Entsorgungsphase wurden im Methodikkapitel festgelegt.
6.5.1 Desktop PC
Damit ergeben sich für den Office Desktop PC, die in der nächsten Tabelle dargestellten Ergebnisse. In fast allen Bereichen ist eine Ressourcenschonung bzw.
Reduzierung von Emissionen zu beobachten (z. B. Energie- und Wasserverbrauch). Durch die Entsorgung steigen natürlich die Mengen an Abfällen
zunächst an. Eine Umweltbelastung zeigt sich im Bereich der Schwermetalle (ins
Wasser und in die Luft), sowie bei den persistenten organischen Verschmutzungen. Diese Werte lassen sich vermutlich durch Verbrennungsprozesse erklären. In der Tabelle werden zunächst die zusätzlichen Belastungen aufgeführt,
die dann mit einer Gutschrift verrechnet werden.
Tabelle 6-30: Umwelteinfluss durch Verwertung eines Office Desktop PC; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
6.5.2 Notebook
Auch beim Notebook ist in allen Bereichen eine Ressourcenschonung bzw. Reduzierung von Emissionen zu beobachten (z. B. Energie- und Wasserverbrauch).
In der Tabelle werden zunächst die zusätzlichen Belastungen aufgeführt, die
dann mit einer Gutschrift verrechnet werden. Im Vergleich zum Desktop PC
sind die Einsparungen geringer, da schon in der Produktionsphase weniger Material verbaut wurde.
2. April 2008
65
Tabelle 6-31: Umwelteinfluss durch Verwertung eines Notebooks; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
6.5.3 LCD-Monitor 17”
Beim LCD-Monitor ist nicht in allen Bereichen eine Ressourcenschonung bzw.
Reduzierung von Emissionen zu beobachten. Hier wird beim Recycling mehr
Energie aufgewendet als zurück gewonnen wird. Einsparungen zeigen sich in
den Bereichen Wasserverbrauch und Feinstaub.
Tabelle 6-32: Umwelteinfluss durch Verwertung eines 17“ LCD-Monitors; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
6.5.4 CRT-Monitor 17”
Beim CRT-Monitor ist nicht in allen Bereichen eine Ressourcenschonung bzw.
Reduzierung von Emissionen zu beobachten. Hier wird beim Recycling mehr
Energie aufgewendet als zurück gewonnen wird. Einsparungen zeigen sich in
den Bereichen Wasserverbrauch und Feinstaub.
2. April 2008
66
Tabelle 6-33: Umwelteinfluss durch Verwertung eines 17“ CRT-Monitors; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
6.5.5 Thin Client
Für den Thin Client ergeben sich die in der nächsten Tabelle dargestellten Ergebnisse. In fast allen Bereichen ist eine Ressourcenschonung bzw. Reduzierung
von Emissionen zu beobachten (z. B. Energie- und Wasserverbrauch).
Tabelle 6-34: Umwelteinfluss durch Verwertung eines Igel-Compacts; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
Die Werte entsprechen denen des Office Desktop-PCs nach einer Anpassung
(*1,5/35).
Tabelle 6-35: Anteile Umweltbeeinflussung durch die Verwertung eines Terminal Servers; Berechnung nach
[MEEUP, 2005]
2. April 2008
67
6.6
Zusammenfassung und Auswertung
In dieser Auswertung wird der Schwerpunkt auf die Treibhausgasrelevanz von
IT-Geräte gelegt. Daher wird hier im Folgenden nur das GWP (Global Warming
Potential) betrachtet.
6.6.1 Monitore
Wie im Kapitel 6.4.5 erläutert, wird an Arbeitstagen eine Durchschnittsleistungsaufnahme von 27,0 W für CRT- und 12,3 W für LCD-Monitore angenommen. An den übrigen Tagen wird der Standby-Strom im »Soft-Off« von
1,5 bzw. 0,8 W zum Ansatz gebracht. Bei 220 Arbeitstagen ergibt sich der folgende Jahresbedarf:
CRT-Monitor
220 Tage x 24 h x 27,0 W
+ 145 Tage x 24 h x 1,5 W = 147,78 kWh
TFT-Monitor
220 Tage x 24 h x 12,3 W
+ 145 Tage x 24 h x 0,8 W = 67,73 kWh
Dieser wird gemäß dem deutschen Strommix in 0,61 kg CO2eq pro 1 kWh bewertet und auf eine Betriebsphase von fünf Jahren hochgerechnet in die folgende Zusammenfassung übernommen. Die Werte der übrigen Phasen werden
gemäß MEEUP übernommen:
Tabelle 6-36: Treibhausgaspotenzial (GWP) in kg CO2eq von Monitoren
CRT-Monitor
LCD-Monitor
Herstellungsphase
41,96
46,34
Produktionsphase
7,64
8,56
Distributionsphase
37,62
11,2
450,73
206,58
4,52
4,27
542,47
276,95
Betriebsphase
Entsorgungsphase
Summe:
Es zeigt sich eine klare Dominanz der Betriebsphase über alle anderen Phasen.
Mit großem Abstand folgt die Produktionsphase. Hier ist die Distributionsphase
(die auch das endgültige Montieren des Rechners enthält) überraschend hoch.
Bei der Betrachtung einer Nutzungsdauer von 5 a ist der LCD-Monitor etwa um
den Faktor 2 besser.
2. April 2008
68
6.6.2 Desktop PC und Notebook
Gemäß Kapitel 6.4.1 verbraucht ein PC, der nicht abgeschaltet wird, kontinuierlich 78,2 W. Bei 365 Tagen ergibt sich der folgende Jahresbedarf:
PC (»Idle«)
365 Tage x 24 h x 78,2 W = 685,03 kWh
Dieser Fall wird im Folgenden mit einem Anteil von 1/3 berücksichtigt. Wird der
PC regelmäßig abgeschaltet, sinkt bei einer Leistungsaufnahme im »Soft-Off«
von 2,7 der Mittelwert an Arbeitstagen auf 31,0 W. Es ergibt sich der folgende
Jahresbedarf:
PC (»Soft-Off«) 220 Tage x 24 h x 31,0 W
+ 145 Tage x 24 h x 2,7 W = 173,08 kWh
Dieser Fall wird im Folgenden mit einem Anteil von 2/3 berücksichtigt, so dass
sich der folgende Durchschnittswert ergibt:
PC ø
1/3 x 685,03 kWh
+ 2/3 x 173,08 kWh =
343,73 kWh
Für Notebooks, die grundsätzlich Energiesparmodi nutzen, werden gemäß Kapitel 6.4.2 durchschnittlich 22,0 W im Betrieb (»Idle«) und 1,2 W im »Soft-Off«
angenommen. Daraus folgt ein Durchschnittswert von 9 W über 24 Stunden an
einem Arbeitstag. Bei 220 Arbeitstagen ergibt sich der folgende Jahresbedarf:
Notebook
220 Tage x 24 h x 9,0 W
+ 145 Tage x 24 h x 1,2 W = 51,70 kWh
Die Werte werden gemäß dem deutschen Strommix in 0,61 kg CO2eq pro
1 kWh bewertet und auf eine Betriebsphase von fünf Jahren hochgerechnet in
die folgende Zusammenfassung übernommen. Die Werte der übrigen Phasen
werden gemäß MEEUP übernommen:
2. April 2008
69
Tabelle 6-37: Treibhausgaspotenzial (GWP) in kg CO2eq von Desktop PC und Notebook
Desktop PC
Notebook
Herstellungsphase
117,33
71,15
Produktionsphase
21,04
9,36
Distributionsphase
25,25
12,57
1 048,38
157,69
-1,26
-0,75
1 210,74
250,02
Betriebsphase
Entsorgungsphase
Summe:
Da der Bildschirmarbeitsplatzrichtline zufolge auch für das Notebook ein externer Monitor zwingend erforderlich ist, wird dieser beim direkten Vergleich der
unterschiedlichen Arbeitsplatzgeräte im Folgenden nicht weiter berücksichtigt.
In der Entsorgungsphase zeigt sich eine kleine Umweltgutschrift durch die Verwertung von Kunststoffen und Platinen. In Realität ist die Gutschrift höher, aber diese wurde bereits (wie in der Methodik beschreiben) in der Produktionsphase berücksichtigt.
6.6.3 Thin Client und Anteil des Terminal Servers
Der exemplarisch gemessene Thin Client benötigt Kapitel 6.2.5 zufolge 18,3 W
im Betrieb (»Idle«) sowie 1,4 W im »Soft-Off«. Der gemessene Durchschnittswert ergibt 7,5 W über 24 Stunden an einem Arbeitstag. Bei 220 Arbeitstagen
folgt der nachstehende Jahresbedarf:
Thin Client
220 Tage x 24 h x 7,5 W
+ 145 Tage x 24 h x 1,4 W =
44,47 kWh
Der ebenso gemessene Terminal Server nimmt im Betrieb über 24 Stunden
durchschnittlich 246,6 W auf, an freien Tagen 214,9 W. Bei 220 Arbeitstagen
folgt der nachstehende Jahresbedarf:
Server
220 Tage x 24 h x 246,6 W
+ 145 Tage x 24 h x 214,9 W = 2 049,90 kWh
Da für den Server im Rechenzentrum Klimatisierung erforderlich wird, verdoppelt sich der Jahresbedarf und ergibt 4 099,80 W. Werte werden gemäß dem
deutschen Strommix in 0,61 kg CO2eq pro 1 kWh bewertet und auf eine Betriebsphase von fünf Jahren hochgerechnet in die folgende Zusammenfassung
übernommen. Die Werte der übrigen Phasen werden gemäß MEEUP übernommen. Dabei wird der Server mit dem Faktor 1/35 anteilig auf die Clients
verrechnet:
2. April 2008
70
Tabelle 6-38: Treibhausgaspotenzial (GWP) in kg CO2eq von Thin Client und Thin Client inkl. Serveranteil
Thin Client
umgerechneter
Serveranteil
(Faktor 1,5/35)
Thin Client inkl.
umgerechneter
Terminalserveranteil
Herstellungsphase
37,33
5,03
42,36
Produktionsphase
4,12
0,9
5,02
Distributionsphase
8,65
6,21
14,86
135,63
357,27
492,9
-0,73
-0,05
-0,78
185,00
369,36
554,36
Betriebsphase
Entsorgungsphase
Summe:
Dem MEEUP-Bewertungsrahmen zufolge liegt die Verwertungsquote bei 95 %.
Somit kommt es in der Entsorgungsphase zu einer Gutschrift, da Materialien
der Wertschöpfungskette wieder zugeführt werden.
Abbildung 6-6: Recycling von Elektroschrott (Foto: IGEL Technology GmbH)
Nach Informationen der IGE Hennemann Recycling GmbH & Co. KG, die das
Recycling der IGEL Thin Clients in Deutschland übernimmt, liegt die Gesamtverwertungsquote für PC und Thin Clients sogar bei 99 %. Entsprechend können die Geräte annähernd vollständig wieder in den Materialkreislauf zurückgeführt werden.
2. April 2008
71
7
Interpretation der Ergebnisse
Zielsetzung dieses Kapitels ist es, die ermittelten CO2eq-Emissionen der unterschiedlichen Geräte in Relation zueinander zu setzen und im Hinblick auf den
Einsatz in Unternehmen verschiedener Größenordnungen zu interpretieren.
7.1
Arbeitsplatzsystem und Monitor
Zusammen mit einem Desktop PC kann der Wechsel vom CRT- auf einen LCDMonitor die CO2eq-Emissionen des Gesamtsystems über fünf Jahre um mehr als
15 % senken.
Abbildung 7-1: CO2eq-Emissionen, Vergleich CRT-/LCD-Monitor
Desktop PC mit CRT-/LCD-Monitor
2 000,00
CO2eq-Emissionen über 5 Jahre
1 800,00
1 600,00
1 400,00
1 200,00
Monitor
Desktop-PC
1 000,00
800,00
600,00
400,00
200,00
0,00
CRT-Monitor
LCD-Monitor
Im Szenario PC mit LCD-Monitor entfällt Anteil von 81 % am Gesamtsystem
auf den PC.
2. April 2008
72
Abbildung 7-2: Anteil von PC und Monitor an den Gesamtemissionen des Arbeitsplatzes
Anteile von Client und LCD-Monitor am Gesamtsystem
19%
Desktop-PC
Monitor
81%
Daraus kann abgeleitet werden, dass es ökologisch sinnvoll ist, von Röhrenmonitoren auf LCD-Geräte umzusteigen. Abgesehen davon, dass dieser Wechsel
an vielen Arbeitsplätzen bereits vollzogen wurde und das Angebot am Markt
fast nur noch aus LCD-Monitoren besteht, fällt der hohe Anteil des DesktopPCs am Gesamtsystem auf. Im Folgenden werden entsprechend die unterschiedlichen Arbeitsplatzgeräte verglichen.
7.2
Wird ein Desktop PC durch einen Thin Client inkl. Terminal Server ersetzt, so
sinken die Emissionen des Arbeitsplatzsystems um über 54 %.
Abbildung 7-3: Desktop PC vs. Thin Client, CO2eq-Emissionen über fünf Jahre
1 400,00
1 200,00
1 000,00
800,00
600,00
400,00
200,00
0,00
Desktop PC
2. April 2008
Thin Client
73
Bezogen auf ein Gesamtsystem mit LCD-Monitor beträgt das Einsparpotenzial
44 %.
Abbildung 7-4: Desktop PC vs. Thin Client (inkl. Monitor), CO2eq-Emissionen über fünf Jahre
Desktop PC vs. Thin Client (mit Monitor)
1 600,00
1 400,00
1 200,00
1 000,00
Monitor
Client
800,00
600,00
400,00
200,00
0,00
Desktop PC
7.3
Thin Client
Notebook
Ein Notebook spart im stationären Einsatz 79 % der CO2eq-Emissionen gegenüber einem PC bzw. ca. 55 % gegenüber einem Thin Client inkl. Server. Dieses
Ergebnis muss insoweit relativiert werden, als dass eine differenzierte Betrachtung der Nutzung von Notebooks nicht Gegenstand dieser Studie war. Es wurde vielmehr unterstellt, dass ein Notebook ausschließlich als stationäres Gerät
benutzt wird. Durch ihr technisches Design sind Notebooks allerdings explizit
für den mobilen Einsatz konzipiert und werden auch entsprechend eingesetzt.
Dementsprechend ist bei einer genauen Betrachtung das je nach Unternehmen
und Anwendung vollkommen unterschiedliche Nutzungsverhalten abzubilden
und zu bewerten. Wird das Gerät z. B. häufig mobil genutzt, variiert die Leistungsaufnahme je nach Konfiguration des Energieschemas stark. Weiterhin
wird der Akku häufig ge- und entladen. Dementsprechend wären ggf. in der
Ökobilanz über den Lebenszyklus Entsorgungen und Beschaffungen zusätzlicher Akkus zu berücksichtigen.
Weiterhin sind bei der Empfehlung des einen oder anderen Betriebsmodells aus
Sicht des Endkunden sowohl ökologische als auch ökonomische Aspekte zu berücksichtigen. So wurde im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung identifiziert, dass Desktop-PC ca. 1/3 höhere Gesamtkosten verursachen als eine vergleichbare Server Based Computing Infrastruktur. Beim Einsatz von Notebooks
würden die Gesamtkosten u. a. auf Grund des höheren Einstandspreises weiter
ansteigen. Zudem sind insbesondere bei mobiler Nutzung erhöhte Sicherheits-
2. April 2008
74
anforderungen zu berücksichtigen, so dass z. B. durch Einführung von Techniken zur Festplattenverschlüsselung oder weiterer Absicherung der Anmeldung
am Gerät über biometrische Verfahren, SmartCards etc. weitere Kosten entstehen. Auf Grund erhöhter Sicherheitsanforderungen ist der flächendeckende
Einsatz von Notebooks in sensiblen Bereichen wie Behörden, Banken und Versicherungen derzeit nicht ratsam.
7.4
Beispielberechnung: KMU
Bezogen auf den Einsatz in einem kleinen bis mittelständischen Unternehmen
mit 300 Arbeitsplätzen spart der Einsatz von Thin Clients über eine fünfjährige
Nutzungsphase Emissionen von über 148 t CO2eq, wenn 75 % der Arbeitsplätze im Unternehmen auf Thin Clients umgestellt werden können.
Ein Auto vom Typ eines VW Golf 33 könnte entsprechend dieser Menge eine Distanz von mehr als 1 093 000 km zurücklegen und somit 27 Mal die Erde umrunden.
7.5
Beispielberechnung: Großes Unternehmen
Interpoliert auf das Einsparpotenzial sei das Beispiel eines großen Unternehmens mit 10 000 zu unterstützenden Arbeitsplätzen angeführt. Könnten in einem solchen Umfeld an 75 % der Arbeitsplätze Thin Clients statt PC eingesetzt
werden, so würde dies wiederum über eine fünfjährige Nutzungsphase betrachtet über 4 923 t CO2eq einsparen.
Eine jährliche Fahrleistung von 20 000 km vorausgesetzt könnte eine Flotte von
364 Fahrzeugen des oben genannten Typs bezogen auf die CO2eq-Emissionen
fünf Jahre lang bewegt werden.
33
VW Golf 1.9 TDI, 90 PS, 135 g CO2/km
2. April 2008
75
8
Makroökonomische Perspektive
Neben den monetär bewerteten Einsparpotenzialen, die sich für einzelne Unternehmen aus dem Einsatz von Thin Clients ergeben, sind im Hinblick auf die
Umweltauswirkungen vor allem die makroökonomischen Zusammenhänge relevant. Anhand statistischer Marktdaten wird in diesem Kapitel das Potenzial
untersucht, welches sich für die Volkswirtschaften in Europa und speziell in
Deutschland aus einer weitergehenden Verbreitung der Thin Client-Technologie
ergeben könnte.
So erwartete das vom Branchenverband BITKOM mitgegründete European Information Technology Observatory (EITO), dass im Jahr 2007 die Anzahl neu
ausgelieferter PC in Europa 34 gegenüber dem Vorjahr um 9,6 % steigen und
die Zahl von 60 Millionen überschreiten wird. Für das Jahr 2008 werden weitere 9,1 % Wachstum auf über 66 Millionen Geräte erwartet (vgl. Tabelle 8-1
und Abbildung 8-1).
Tabelle 8-1: Verkaufszahlen von PC und Servern in Europa (Quelle: EITO, 2007)
Gerätetyp
Server
PC
2004
2005
2006
2007*
2008*
1 703 617
1 885 830
1 914 131
1 985 173
2 070 241
43 708 414
51 324 592
55 359 236
60 666 179
66 178 405
* Werte geschätzt
Abbildung 8-1: Verkaufszahlen von PC und Servern in Europa (Quelle: EITO, 2007)
Verkaufszahlen Europa
80
70
Anzahl in Mio.
60
50
PCs
Server
40
30
20
10
0
2004
2005
2006
Jahr
34
2007*
2008*
* Werte geschätzt
Zur Region »Europa« zählen in dieser Erhebung Norwegen, die Schweiz sowie die EU-25 Staaten Belgien, Dänemark, Deutschland,
Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Österreich, Polen,
Portugal, Schweden, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Vereinigtes Königreich, Ungarn und Zypern.
2. April 2008
76
Bezogen auf die Teilmenge der EU-15 Staaten 35 differenziert EITO zudem nach
stationären Desktop-PC und portablen Geräten, wie z. B. Notebooks und
Tablet-PC. Bei zum Gesamtmarkt ähnlichen Wachstumsraten wird hier ersichtlich, dass der Anteil der mobilen Geräte voraussichtlich in 2007 bereits über
50% liegen und in 2008 weiter wachsen wird (vgl. Tabelle 8-2 und Abbildung
8-2).
Tabelle 8-2: Verkaufszahlen von PC und Servern in den EU-15 Staaten (Quelle: EITO, 2007)
Gerätetyp
2004
2005
2006
2007*
2008*
1 509 648
1 654 766
1 679 510
1 749 217
1 825 523
PC gesamt
38 376 512
44 634 847
47 897 483
52 667 047
57 469 686
- Portable PC
14 246 168
18 687 374
22 548 578
26 530 578
30 240 037
- Desktop PC
24 130 344
25 947 473
25 348 905
26 136 469
27 229 649
Server
* Werte geschätzt
Abbildung 8-2: Verkaufszahlen von PC und Servern in den EU-15 Staaten (Quelle: EITO, 2007)
Verkaufszahlen EU-15
70
60
Anzahl in Mio.
50
40
Desktop PCs
Portable PCs
Server
30
20
10
0
2004
2005
2006
Jahr
2007*
2008*
* Werte geschätzt
Diese Verhältnisse und Wachstumsraten lassen sich auch auf den deutschen
Markt übertragen. Hier werden für 2007 ca. 10 Millionen neue PC erwartet,
davon ca. 50 % stationäre Geräte. In 2008 wird diese Zahl auf voraussichtlich
mehr als 11 Millionen PC ansteigen, davon noch ca. 47 % stationäre Geräte
(vgl. Tabelle 8-3 und Abbildung 8-3).
35
Die Region »EU-15« umfasst die folgenden Staaten: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland,
Italien, Luxemburg, Niederlande, Österreich, Portugal, Schweden, Spanien, Vereinigtes Königreich
2. April 2008
77
Tabelle 8-3: Verkaufszahlen von PC und Servern in Deutschland (Quelle: EITO, 2007)
Gerätetyp
2004
2005
2006
2007*
2008*
343 435
368 364
375 546
398 121
411 204
PC gesamt
8 352 413
9 091 467
9 236 588
9 995 558
11 016 752
- Portable PC
3 271 431
3 893 841
4 380 815
5 041 478
5 843 147
- Desktop PC
5 080 982
5 197 626
4 855 773
4 954 080
5 173 605
Server
* Werte geschätzt
Abbildung 8-3: Verkaufszahlen von PC und Servern in Deutschland (Quelle: EITO, 2007)
Verkaufszahlen Deutschland
12
10
Anzahl in Mio.
8
Desktop PCs
Portable PCs
Server
6
4
2
0
2004
2005
2006
2007*
2008*
Jahr
* Werte geschätzt
Demgegenüber erwartet das Marktforschungsunternehmen IDC im Jahr 2008
lediglich einen Absatz von 3,3 Millionen Thin Clients weltweit, davon entfallen
1,1 Millionen Stück auf die Region »West-Europa« 36 .
Tabelle 8-4: Verkaufszahlen von Thin Clients (Quelle: IDC, 2008)
Region
2004
2005
2006
2007
2008*
1 620 371
2 294 799
2 390 831
2 813 177
3 311 393
West-Europa
634 706
885 732
895 886
1 016 399
1 152 675
Deutschland
141 410
217 972
224 472
260 167
296 558
Weltweit
* Werte geschätzt
36
Die Region »West-Europa« umfasst Norwegen, die Schweiz sowie die EU-15 Staaten.
2. April 2008
78
Abbildung 8-4: Verkaufszahlen von Thin Clients (Quelle: IDC, 2008)
Verkaufszahlen Thin Clients
4
3
Anzahl in Mio.
3
2
Weltweit
West-Europa
Deutschland
2
1
1
0
2004
2005
2006
2007
2008*
* Werte geschätzt
Jahr
8.1
Gegenüberstellung
Der Markt für Thin Clients wächst schneller als der für Desktop-PC, allerdings
auf deutlich niedrigerem Niveau. In den vergleichbaren Regionen »EU-15« und
»West-Europa« stehen im Jahr 2008 voraussichtlich über 27 Millionen neuen
Desktop-PC lediglich 1,2 Millionen Thin Clients gegenüber. Dies ist ein Anteil
von lediglich 4,3 % gemessen an der Menge der PC (vgl. Tabelle 8-5 und
Abbildung 8-5).
Tabelle 8-5: Gegenüberstellung neuer Desktop-PC und Thin Clients
Gerätetyp
2004
2005
2006
2007
2008
Desktop-PC
24 130 344
25 947 473
25 348 905
26 136 469
27 229 649*
Thin Clients
634 706
885 732
895 886
1 016 399*
1 152 675*
* Werte geschätzt
2. April 2008
79
Abbildung 8-5: Gegenüberstellung neuer Desktop-PC und Thin Clients
Verkaufszahlen von Desktop-PCs und Thin Clients
30
25
Anzahl in Mio.
20
Desktop PCs
Thin Clients
15
10
5
0
2004
2005
2006
Jahr
2007*
2008*
* Werte geschätzt
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass Thin Clients aktuell annähernd ausschließlich in Unternehmen zum Einsatz kommen, während die Mehrheit der PC von
den privaten Haushalten bezogen wird. So waren im Jahr 2005 ca. 43 % der
Desktop-PC in Unternehmen im Einsatz. Dieser Anteil wird im Jahr 2008 voraussichtlich auf ca. 40 % sinken (vgl. [IVF, 2007], S. 69).
Ferner ist zu berücksichtigen, dass auf Grund technischer Anforderungen derzeit nicht sämtliche PC im Unternehmenseinsatz durch Thin Clients substituiert
werden können. So lassen sich noch nicht alle Anwendungsfälle mittels Terminal Server abbilden. Dies trifft insbesondere auf leistungshungrige Applikationen in den Bereichen Grafikdesign, CAD und Multimedia zu. Da alle Bildschirminhalte vom Terminal Server über das Netz zum Client übertragen werden müssen, ist z. B. die flüssige Bearbeitung von Videodaten in Echtzeit am Thin Client
zurzeit nicht möglich. Auch Programmierer, die zur Entwicklung neuer Anwendungen erweiterte Rechte benötigen, sind auf ein Einzelplatz-System angewiesen. Daher wird in den folgenden Berechnungen konservativ angenommen,
dass lediglich 75 % der für den Unternehmenseinsatz vorgesehenen DesktopPC, entsprechend 30 % der insgesamt abgesetzten Menge, durch Thin Clients
ersetzt werden können.
8.2
Einsparpotenzial
Auf Grund der vorangegangen Überlegungen ergibt sich das folgende Substitutionspotenzial im Unternehmensumfeld je Region:
2. April 2008
80
Tabelle 8-6: Substitutionspotenzial nach Regionen
Region
Neue Desktop-PC Anteil
EU-15
Substitutionspotenzial
im Unternehmensumfeld
27,2 Mio. 30 %
8,2 Mio.
5,2 Mio. 30 %
1,6 Mio.
Deutschland
Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik könnten somit in den EU-15 Staaten mindestens 8,2 Millionen der in 2008 neu abgesetzten Desktop-PC durch
Thin Clients ersetzt werden, in Deutschland 1,6 Millionen Geräte. Dies würde
gemäß den in Kapitel 6 ermittelten Werten über eine fünfjährige Nutzungsphase der Geräte 5 382 000 t CO2eq in den EU-15 Staaten bzw. 1 050 000 t
CO2eq in Deutschland einsparen 37 .
Abbildung 8-6: CO2eq-Emissionen durch PC/Thin Clients in Deutschland und EU-15 über 5 Jahre
CO2eq-Emissionen durch PCs/Thin Clients
12
10
Mio. t CO2eq
8
PCs
Thin Clients
6
4
2
0
EU-15
Deutschland
Weiteres Einsparpotenzial wird sich zukünftig daraus ergeben, dass zum einen
der Funktionsumfang der Terminaldienste zunehmen wird (vgl. Kapitel 9) und
so weitere Anwendungsfälle durch Thin Clients abgedeckt werden können.
Zum anderen wird die Effizienz der zu Grunde liegenden Hard- und Software
auf Seiten der Server zunehmen. Das folgende Kapitel stellt die relevanten
Technologien und Entwicklungen vor.
37
Dieser Berechnung liegt der deutsche Strommix zu Grunde.
2. April 2008
81
9
Zukünftiges Optimierungspotenzial
Dieses Kapitel stellt Technologien und aktuelle Entwicklungen vor, die in Zukunft helfen können, mit Thin Clients und Server Based Computing ein breiteres Spektrum an Anwendungsfällen abzudecken. Zudem zeigt es Möglichkeiten
auf, Nutzungsgrad und Effizienz der entsprechenden Infrastrukturen zu optimieren.
9.1
64-Bit Computing
Wie die Leistungswerte der Terminal Server zeigen, ist bei steigender Anzahl an
Benutzersitzungen auf einem 32-Bit Betriebssystem (x86) in der Regel nicht der
Prozessor der limitierende Faktor sondern der Hauptspeicher (vgl. Kapitel 5.1.4).
Dies trifft auf neue Serversysteme umso mehr zu, da sich inzwischen Prozessoren mit zwei oder mehr Prozessorkernen als Standard etabliert haben. Gemessen an der zur Verfügung stehenden Rechenleistung könnten solche Systeme
also deutlich mehr Benutzersitzungen gleichzeitig ausführen, wenn nicht der
Hauptspeicher begrenzt wäre. Die x86 Editionen des Windows Server™ können
aber nur maximal 4 GB Hauptspeicher adressieren 38 . Hinzu kommt eine Begrenzung des Adressraums, der vom Kernel des Betriebssystems genutzt werden kann, auf lediglich 2 GB. Dieser Adressraum umfasst insbesondere die
Speicherbereiche für Teile des Betriebssystems und Treiber, die zur Laufzeit
nicht ausgelagert werden können (Non-Paged Pool), solche die ausgelagert
werden können (Paged Pool), ein Verzeichnis, in dem bereits ausgelagerte
Komponenten verwaltet werden (Page Table Entries), und ein Verzeichnis zur
Verwaltung aller geöffneten Dateien (System Cache). Wenn sich einer dieser
Speicherbereiche erschöpft, ist die Stabilität des Servers gefährdet, selbst wenn
ansonsten noch genügend freie Ressourcen vorhanden sind (vgl. [Microsoft,
2005], S. 9-10).
38
Diese Grenze lässt sich mittels Physical Address Extension (PAE) ausweiten, sofern Prozessor und Betriebssystem dies unterstützen
(http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/PAE/PAEdrv.mspx). So kann ein Windows Server™ 2003 in der Enterprise
Edition bis zu 32 GB Hauptspeicher unterstützen. Da der Speicher oberhalb von 4 GB beim Einsatz von PAE nicht direkt, sondern
nur mittelbar per Software adressiert werden kann, verschlechtert sich aber die Leistung eines x86-Systems, je mehr Hauptspeicher
jenseits von 4 GB zum Einsatz kommt (vgl. [Microsoft, 2005], S. 7).
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82
Tabelle 9-1: Speicherverwaltung auf x86- und x64-Plattformen (Quelle: Microsoft)
Eigenschaft
x86 (32-Bit)
x64 (64-Bit)
4 GB
16 TB
16 TB
512 TB
2 GB
8 TB
Paged Pool
470 MB
128 GB
Non-Paged Pool
256 MB
128 GB
~900 MB
128 GB
1 GB
1 TB
Max. Größe des Hauptspeichers
Max. Größe der Auslagerungsdatei
Virtueller Adressraum des Kernels
System Page Table Entries (PTE)
System Cache
Hier versprechen die 64-Bit Varianten (x64) der Windows® Betriebssysteme Abhilfe, da diese nicht nur insgesamt signifikant mehr Hauptspeicher adressieren
können, sondern auch deutlich mehr Speicherbereiche zur Verfügung stehen,
um Teile des Systems auszulagern und offene Dateien zu verwalten (vgl. Tabelle
9-1). Praxisberichte belegen die möglichen deutlichen Leistungssteigerungen
bei entsprechend dimensionierter Serverhardware (vgl. [Citrix, 2007]).
Aus den technischen Daten darf allerdings für den praktischen Einsatz nicht
zwingend abgeleitet werden, dass ein x64 Betriebssystem seinem x86 Pendant
in jedem Fall überlegen ist. Dies ist, wie eine gemeinsame Studie von Microsoft
und Hewlett-Packard (vgl. [Microsoft, 2005]) zeigt, vielmehr von der eingesetzten Hardware und Anwendungssoftware abhängig. So liegen Standardsoftwareprodukte vielfach nur als 32-Bit Version vor. 32-Bit Applikationen auf einem 64-Bit Betriebssystem einzusetzen, führt aber zu einer ineffizienteren Nutzung des Speichers. Microsoft und HP erwarten einen um 50-100 Prozent höheren Speicherbedarf für die 64-Bit Plattform sowie eine bis zu 20 Prozentpunkte höhere Prozessorlast (vgl. [Microsoft, 2005], S. 12-17), da die Prozessoren mit dem Übersetzen von 32-Bit auf 64-Bit Datenstrukturen zusätzlich belastet werden. Diese Ergebnisse werden gestützt von einem technischen Whitepaper des Terminal Server-Experten Dr. Bernhard Tritsch, der für identische Serverhardware mit weniger als 16 GB unter einem x64 Betriebssystem eine geringere Leistung ermittelte als unter einem x86 Betriebssystem (vgl. [Tritsch, 20071]). Eine weitere Studie zur Skalierbarkeit von typischen Office Programmen
weist eine um bis zu 100 % höhere Speicherbelegung für einzelne Programme
aus, der in bis zu 50 % höheren Anforderungen für die Benutzersitzungen insgesamt resultiert (vgl. Tabelle 9-2 und [Tritsch, 2007-2], S. 15ff).
2. April 2008
83
Tabelle 9-3: Durchschnittlicher Speicherbedarf von 32-Bit Anwendungen auf 32-Bit und 64-Bit Systemen
x86 (32-Bit)
x64 (64-Bit)
Steigerung
6,7 MB
13,6 MB
103 %
1,8-2,2 MB
1,8-2,9 MB
18 %
Microsoft Word 2003
20,0 MB
26,0-27,0 MB
33 %
Gesamte Session
30,0 MB
45,0 MB
50 %
Microsoft Excel 2007
16,0 MB
23,8 MB
49 %
4,0 MB
3,8-7,0 MB
35 %
Microsoft Word 2007
22,0 MB
26,0 MB
18 %
Gesamte Session
40,0 MB
55,0 MB
38 %
Microsoft Excel 2003
Microsoft Powerpoint 2003
Microsoft Powerpoint 2007
Aus diesen Kennzahlen ergibt sich, dass x64 Betriebssysteme in der Regel nur
auf entsprechend dimensionierter Serverhardware ihre Vorteile ausspielen können. Erst Systeme mit 4-8 Prozessorkernen und mehr als 16 GB Hauptspeicher
lassen sich in Verbindung mit einem 64-Bit Betriebssystem effizienter nutzen
und erlauben es, eine größere Anzahl an Benutzersitzungen zu unterstützen
(vgl. Abbildung 9-1).
Abbildung 9-1: Skalierbarkeit von 32- und 64-Bit Systemen (Quelle: [Tritsch, 2007-1])
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie lassen sich somit nicht ohne weiteres
auf 64-Bit Systeme abbilden. Im Fokus einer weiteren Bearbeitung des Themas
sollte daher die Leitfrage stehen, wie sich Stromverbrauch und allgemein Material- und Energieintensität einer IT-Infrastruktur verändern, wenn zahlreiche
kleine 32-Bit Terminal Server durch wenige leistungsfähigere 64-Bit Systeme
oder Blade Center 39 ersetzt werden.
39
Bei einem Blade Center oder Blade Server handelt es sich um ein Chassis zur Aufnahme zahlreicher kompakter Servereinschübe, die
eine deutliche höhere Packdichte erlauben als herkömmliche Servergehäuse im 19-Zoll-Format (vgl.
http://www.heise.de/glossar/entry/86274f7572789b17)
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84
Neben der direkten Verwendung als Basis für Terminaldienste bieten sich große
64-Bit Server und Blade Center weiterhin als Virtualisierungsplattform an, z. B.
um das Prinzip des Server Based Computing auf Bereiche auszudehnen, in denen auf Grund technischer Beschränkungen derzeit noch keine Thin Clients
zum Einsatz kommen können (vgl. folgendes Kapitel).
9.2
Virtualisierung
Die verschiedenen Ansätze, komplette Betriebssysteminstanzen oder auch einzelne Anwendungen zu virtualisieren, versprechen, Serverhardware und Energie
im Rechenzentrum einzusparen. Die entsprechenden Technologien sind bereits
verfügbar bzw. werden sich innerhalb von ein bis zwei Jahren etablieren. Bei
einer weiteren Bewertung der ökologischen Aspekte von IT-Infrastrukturen sollten die Auswirkungen von Virtualisierungstechniken auf das Gesamtsystem berücksichtigt werden. Es können Anwendungsstreaming sowie Anwendungs-,
Server- und Desktopvirtualisierung unterschieden werden.
9.2.1 Anwendungsvirtualisierung
Die Virtualisierung von Anwendungen stellt eine Alternative zur herkömmlichen
lokalen Installation dar. Wird eine Applikation lokal auf einem Betriebssystem
installiert, so verankert sie sich oftmals tief im System. Bei einer Installation auf
der Windows® Plattform werden nicht nur Dateien im Programmverzeichnis, z.
B. »C:\Programme\<Name der Anwendung>«, sondern zusätzlich auch weitere
Dateien wie Funktionsbibliotheken und Treiber in die Pfade »C:\Windows« oder
»C:\Windows\System32« kopiert. Dies gilt analog für Einstellungen, die die
Anwendung in die Systemregistrierung schreibt.
Entsprechend schwierig ist es, eine Anwendung komplett und ohne überflüssige Dateien zu hinterlassen, wieder von dem System zu deinstallieren. Weiterhin
stellt es sich in der Praxis kompliziert bis unmöglich dar, verschiedene Programme, die unterschiedliche Versionen einer Funktionsbibliothek benötigen,
parallel auf einem System zu betreiben. Gleiches trifft auf unterschiedliche Versionsstände einer Anwendung zu. So ist es auf Grund nicht zu vermeidender
Wechselwirkungen mittels herkömmlicher Installation nicht möglich, Microsoft®
Office 2003 und Office 2007 oder Internet Explorer 6 und 7 parallel zu installieren.
Dies führte bislang zu der Notwendigkeit, eine Terminal Server Farm in sogenannte »Server Silos« zu unterteilen. Anwendungen, die zu einander inkompatibel sind, werden dabei in den verschiedenen Silos separiert. Ein solches Vorgehen erlaubt es somit zwar, verschiedene Programmversionen parallel anzubieten, führt aber in der Regel zu einer ineffizienten Nutzung der Ressourcen.
Es werden zahlreiche physikalische Serversysteme benötigt, obwohl gemessen
2. April 2008
85
an der geforderten Rechenleistung weniger Systeme ausreichen würden. Die
Material- und Energieintensität der Gesamtlösung steigt.
Eine Anwendung zu virtualisieren, bedeutet, diese in eine vom Betriebssystem
isolierte Umgebung, eine sogenannte »Sandbox«, zu installieren. Diese Umgebung stellt der Anwendung eine transparente Sicht auf die Ressourcen des Betriebssystems bereit (vgl. Abbildung 9-2). Der Anwendung ist es somit möglich,
beliebig schreibend auf die Systemregistrierung zuzugreifen sowie Dateien im
Systemverzeichnis abzulegen oder zu verändern. Zugriffe werden von der Virtualisierungslösung umgeleitet. Aus Sicht des Benutzers führt die »Sandbox« das
Betriebssystem und die für die Anwendung virtualisierte Sicht zu einer Gesamtsicht zusammen. Einer Anwendung können so z. B. zur Laufzeit Schreibrechte
im Systemverzeichnis zugeteilt werden, ohne diese auf der Ebene des Betriebssystems tatsächlich gewähren zu müssen. Anwendungen, die sich bislang nur
mit Administratorberechtigungen ausführen ließen, können nun auch für reguläre Benutzeraccounts bereitgestellt werden, was die Sicherheit und Stabilität
des Systems erhöht.
Abbildung 9-2: Anwendungsvirtualisierung mit SoftGrid® (Quelle: [Lüdemann, 2007])
Unter ökologischen Gesichtspunkten verspricht die Anwendungsvirtualisierung,
Programme auf Terminal Server übertragen zu können, die bislang aus Sicherheitsgründen vom übrigen Netzwerk separierte Einzelplatzsysteme benötigten.
Des Weiteren wird die Konsolidierung von Server Silos auf weniger physikalische Systeme möglich. Das Potenzial dieser Entwicklungen sollte bei einer weiteren Bearbeitung des Themas genauer untersucht und quantifiziert werden.
2. April 2008
86
9.2.2 Anwendungsstreaming
Beim sogenannten Streaming von Applikationen handelt es sich weniger um
eine Virtualisierungstechnologie, als vielmehr um eine Form der Softwareverteilung, die insbesondere in Verbindung mit Anwendungsvirtualisierung ihr volles
Potential ausschöpfen kann. Wie von herkömmlichen Systemen zur automatischen Softwareverteilung bekannt, werden die Applikationen paketiert. Allerdings werden diese Pakete nicht dauerhaft lokal auf dem Client installiert, sondern in einer virtualisierten Umgebung isoliert ausgeführt. Die Pakete werden
dabei für die Übertragung im Netzwerk optimiert und derart zum Client übermittelt, dass die Anwendung bereits gestartet werden kann, noch bevor das
komplette Paket geladen ist. Der Client speichert das Paket lokal zwischen, so
dass das Programm auch noch ausgeführt werden kann, wenn die Verbindung
zum Netzwerk getrennt wird.
Dieser Ansatz stellt somit eine Ergänzung zum bereits bekannten Terminal Server Ansatz dar, da auch Clients zentral mit Applikationen versorgt werden können, die keine permanente Verbindung zum Netzwerk besitzen. Im Fokus der
weiteren Untersuchung sollte stehen, inwieweit mobile Clients zukünftig vollständig oder teilweise per Streaming mit Software versorgt werden können und
ob es damit möglich ist, die Hardwareausstattung der Clients zu optimieren, z.
B. indem lokale Festplatten durch Flash-Speicher oder Solid State Disks ersetzt
werden, die nur temporär die gerade benötigte Software per Streaming laden.
9.2.3 Servervirtualisierung
Die Virtualisierung von Serverinstanzen darf inzwischen als im Markt etablierter
Standard angesehen werden. Entsprechende Softwareprodukte, die z. B. von
Citrix Systems, VMware oder Microsoft angeboten werden, abstrahieren mittels
einer als Hypervisor bezeichneten Instanz von der unterliegenden Hardware und
erlauben so, mehrere Betriebssysteme parallel auszuführen.
Abbildung 9-3: Virtualisierung mittels Hypervisor (Quelle: IBM)
2. April 2008
87
Im Hinblick auf die ökologischen Aspekte sollte die Frage untersucht werden,
inwieweit es möglich ist, mehrere physikalische Server auf eine leistungsfähigere Hardware zu konsolidieren und die Hardware so effizienter auszulasten. Dabei sind Energie- und Ressourcenintensität einer auf Virtualisierungstechniken
basierenden Infrastruktur zu bewerten.
9.2.4 Desktopvirtualisierung
Die Desktopvirtualisierung hat zwei unterschiedliche Ausprägungen. Zum einen
kann es sich dabei um Virtualisierung auf dem Desktop handeln, zum anderen
um die Virtualisierung von Desktops. Die Virtualisierung auf dem Desktop meint
die Nutzung eines vollwertigen PC-Arbeitsplatzes als Host-System, um mehrere
physikalische Arbeitsplatz-Systeme pro Mitarbeiter zu erübrigen. Dies dürfte vor
allem Entwicklern zu Gute kommen wie auch grundsätzlich allen Mitarbeitern,
die unterschiedliche Plattformen benötigen. So ließen sich z. B. Windows® und
Linux® oder auch Windows® und Mac OS® auf eine Hardware konsolidieren.
Ein aus Sicht der IT-Strategie noch höheres Potenzial verspricht die Virtualisierung von Desktops, geht es hierbei doch um die Verlagerung von Ressourcen in
das Rechenzentrum und das zentrale Management. Die klassische Ausprägung
des Standard Desktops, der Einsatz von Terminal Servern und Thin Clients,
wurde bereits mit der vorliegenden Studie untersucht. Dabei wurden signifikante ökologische wie auch wirtschaftliche Vorteile identifiziert.
Allerdings sind auch die aktuellen Grenzen der Technik bekannt, dass insbesondere Power User mit Spezialsoftware und höheren Performance-Anforderungen auf diese Weise nicht vollständig versorgt werden können. Vor diesem
Hintergrund stellen Techniken wie z. B. Citrix XenDesktop™ eine vielversprechende Erweiterung des Terminal Server-Konzeptes dar. Statt mehrere Benutzersitzungen auf einem Betriebssystem zu hosten, kann mittels Virtualisierung
auf dem Server pro Benutzer ein individueller Desktop, d. h. eine eigene Betriebssystem-Instanz bereitgestellt werden, sofern Spezialsoftware dies erfordert, z. B. weil diese nicht für den Multi-User-Betrieb entwickelt wurde, Inkompatibilitäten auf Grund unterschiedlicher Versionen bestehen oder besondere
Sicherheitsanforderungen dem entgegenstehen. Ist das Kriterium maximale Performance, ließe sich auch dies zentral abbilden über einen HochleistungsDesktop, indem jeder Anwender nicht nur eine separate Betriebssysteminstanz
erhält, sondern auch eine dedizierte Hardware in Form eines Blades in einem
Blade Server. In allen Fällen bietet sich als Endgerät der Thin Client an, dem unterschiedliche ausgeprägte Serversysteme im Rechenzentrum gegenüberstehen.
2. April 2008
88
Abbildung 9-4: Unterschiedliche Ausprägungen der Desktopvirtualisierung (Quelle: Citrix Systems)
Auf diese Weise lässt sich der Einsatz von Thin Clients auf Arbeitsplätze ausdehnen, an denen auf Grund technischer Anforderungen bislang PC-Systeme
erforderlich waren. Es steht dabei zu erwarten, dass vom Standard Desktop hin
zum Hochleistungsdesktop Material- und Energieintensität sowie die Betriebskosten zunehmen, während der erreichbare Standardisierungsgrad abnimmt
(vgl. Abbildung 9-4). Gegenstand weiterer Untersuchungen sollte daher sein,
wie sich die unterschiedlichen Betriebskonzepte unter ökologischen Aspekten
gegenüber einer herkömmlichen Client-/Serverlösung auf dedizierter Hardware
verhalten. Ziel sollte die vollständige Bilanzierung einer entsprechenden ITInfrastruktur sein, um daraus Handlungsempfehlungen für den nachhaltigen
Aufbau zukünftiger Arbeitsumgebungen abzuleiten.
9.3
Energiesparoptionen am Arbeitsplatz
Sowohl auf Seiten der Thin Client Hersteller als auch bei Anbietern klassischer
PC sind Fortschritte im Bereich der Energiesparoptionen am Arbeitsplatz zu
erkennen. Dies ist nicht zuletzt auf die immer enger gefassten Grenzwerte
freiwilliger Kennzeichnungen, wie z. B. des Energy Star, zurückzuführen, die in
nationale Beschaffungsleitfäden und –verordnungen übernommen und somit
verpflichtend werden.
Würden flächendeckend Rechner eingeführt, die den Energy Star 4.0
Kategorien A (50 Watt, »idle«) und B (65 Watt, »idle«) genügen und die
konsequent Energiesparmodi wie Suspend to RAM (STR) und Suspend to Disk
(STD) nutzen, würden diese Systeme weniger Energie benötigen als heute
etablierte Terminal Server Technik. Allerdings sind hierfür Fortschritte im Bereich
der Hardware und vor allem der Gerätetreiber erforderlich, da in der Praxis
insbesondere das »Aufwachen« des Rechners aus einem Energiesparmodus
2. April 2008
89
oftmals nicht zuverlässig funktioniert oder aber ein aktiver Rechner
fälschlicherweise in einen Ruhezustand übergeht, obwohl noch Applikationen
aktiv sind [König, 2008]. Neben technischen Randbedingungen sind ebenso die
Anwender dafür zu sensibilisieren, dass sie Energiesparmodi auch nutzen.
Im Rahmen einer zukünftigen ökologischen Bewertung sollten energieeffiziente
PC den Fortschritten bei der Entwicklung von Thin Clients gegenübergestellt
werden. So sind bereits aktuell einzelne Geräte am Markt verfügbar, die im laufenden Betrieb nur ca. 5 Watt verbrauchen. Unter dem Begriff »Zero Clients«
wurde zudem eine neue Klasse von Geräten entwickelt, die ohne lokales Betriebssystem auskommt und in Verbindung mit Streamingtechnologien und Virtualisierung auf der Serverseite den Gesamtenergieverbrauch einer ITInfrastruktur nochmals deutlich senken kann.
9.4
Citrix® PowerSmart
Mit dem »Citrix® PowerSmart Utility for Presentation Server™« 40 entwickelt der
Hersteller Citrix ein kostenloses Hilfsprogramm für Terminal Server. Dieses dient
der Überwachgung der Server mit dem Ziel, zu vorher definierten Zeiten
ungenutzte Server herunterzufahren und zu Beginn der regulären Arbeitszeit
erneut zu starten.
Die Software befindet sich aktuell im Betatest und unterstützt zunächst nur
Server des Herstellers HP. Eine Erweiterung der Funktionalität auf Server, die als
virtuelle Maschine laufen, ist geplant. Mit dieser Technologie ließe sich
entsprechend der Energiebedarf einer Terminal Server Infrastruktur und somit
der auf einzelne Arbeitsplätze umzulegende Anteil signifikant senken.
9.5
Thin Clients in privaten Haushalten/»Web 2.0«
Sollen Thin Clients auch im privaten Umfeld zum Einsatz kommen, bedarf es
natürlich auch hier entsprechender Serverdienste. Einen separaten Terminal
Server zu betreiben, wäre bei ein bis fünf Clients pro Haushalt allerdings weder
finanziell noch ökologisch sinnvoll. Sollen sich Thin Clients auch hier etablieren,
bedarf es also entsprechender Angebote von Seiten der Provider. Dabei kann es
sich um die Bereitstellung nativer Windows-Applikationen über klassische Terminaldienste oder entsprechende Onlinedienste handeln.
Passende Angebote, die klassische Büroanwendungen, Collaborations- und
Groupware-Tools webbasiert realisieren, entwickeln sich derzeit unter dem
Schlagwort »Web 2.0«. Als Beispiel hierfür seien die Online-Anwendungen
»Google Text & Tabellen« 41 oder das derzeit im Betatest befindliche »Microsoft
40
41
http://www.citrix.com/powersmart
http://docs.google.com
2. April 2008
90
Office Live« 42 genannt. Sind diese Plattformen erst der Betaphase entwachsen,
können sie die üblichen Büroanforderungen abdecken und mit einem Thin
Client bedient werden. Die Hürden, die es auf diesem Weg zu überwinden gilt,
sind zum einen technischer und rechtlicher Natur. Denn damit ein solches Angebot wirklich angenommen wird, muss es dauerhaft verfügbar sein sowie um
zusätzliche Dienste wie Online-Backup und -Archiv ergänzt werden. Weiterhin
brauchen Kunden im Hinblick auf Datenschutz die Rechtssicherheit, dass ihre
Informationen vom jeweiligen Provider vertraulich behandelt werden. Zum anderen müssen die Endkunden akzeptieren, dass ihre Daten nicht mehr lokal gespeichert werden. Wenngleich PC auf diese Weise kaum vollständig ersetzt
werden können, entsteht so doch ein alternatives Angebot für diejenigen Benutzer, die lediglich grundlegende Büroanwendungen nutzen und Internetseiten besuchen wollen.
42
http://www.officelive.com
2. April 2008
91
10
Handlungsempfehlungen und Ausblick
In der 2006 durchgeführten ersten Öko-Studie für IGEL Technology GmbH
wurde geschlossen, dass die größte Informationslücke beim ökologischen Vergleich zwischen Thin Client und PC, aber auch bei der ökologischen Bewertung
von Computerkomponenten generell, sich aus der schlechten Datenlage hinsichtlich Material- und Energieverbrauch bei Produktion und Recycling/Entsorgung ergibt. Diese Lücke konnte mit der jetzt vorliegenden Studie,
die sich vorrangig mit den schwarz umrahmten strategischen Maßnahmen in
Tab. 10-1 befasst, zu weiten Teilen geschlossen werden. Dabei wurde auf die
im Rahmen des EU-Projekts »Personal Computers (desktops and laptops) and
Computer Monitors« [IVP, 2007] entwickelten Methoden und Datensätze zurückgegriffen, in der 2007 für Standard-PC die entsprechenden Datengrundlagen in großer Detailtiefe veröffentlicht worden sind. Damit sind forschungsseitig nun wichtige Arbeiten für ein strategisches Nachhaltigkeits-Konzept »Thin
Clients« durchgeführt.
Als Fazit ist festzustellen: Aus ökologischer Sicht und auf Basis der hier getroffenen Annahmen schneiden die untersuchten Thin Client Systeme von IGEL gegenüber PC-Systemen deutlich besser ab, werden aber von Notebook-Systemen
als Arbeitsplatzsystem geschlagen. Dabei wurde aber nur ein Entscheidungskriterium – das ökologische – berücksichtigt.
Nimmt man die – in wirtschaftlichen Entscheidungsprozessen wahrscheinlich
sogar vorrangig zu betrachtenden – Entscheidungskriterien Ökonomie und Sicherheit/Performance des Systems hinzu (vgl. Abb. 10-1), stellt sich aus folgenden Gründen ein anderes Bild dar:
• Notebook-Systeme sind teurer, schwieriger zu administrieren und wartungsaufwändiger als Thin Client-Systeme
• Notebook-Systeme weisen in puncto »zentrale Datensicherheit und
-sicherung« Nachteile auf und können in einzelnen Branchen als Arbeitsplatzsystem gar nicht eingesetzt werden
• Notebooks werden in Regel vollkommen anders genutzt als stationäre Arbeitsplatzsysteme
• Notebooks sind aufgrund ihrer Mobilität, ihrer technischen Ausstattung
und dementsprechender Begehrlichkeit oft Objekte unrechtmäßiger Entwendungen, womit in der Regel der Verlust sensibler oder geheimer Daten
einher geht.
2. April 2008
92
Abbildung 10-1: Entscheidungsdreieck für optimale IuK-Systeme
Sicherheit/
Performance
Optimales
IuK-System
Ökonomie
Ökologie
Legt man also das Entscheidungsdreieck aus Abb. 10-1 an die Wahl optimaler
IuK-Systeme an, so kommen die Stärken der Thin Clients in der Gesamtheit
zum Tragen, was dazu führt, dass sie unter Berücksichtigung aller drei Entscheidungskriterien das zu präferierende IuK-System darstellen und nicht PCoder Notebook-Systeme.
Trotz dieser Vorteile ist die Wahrnehmung von Thin Client-Systemen in Beschaffungsprozessen von Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen noch
gering 43 , woraus im Vergleich zu herkömmlichen IuK-Systemen noch kleine
Marktanteile resultieren. Selbst in dem o. g. EU-Projekt wurden Thin Clients nur
mit einer Randnotiz betrachtet. Das »Image« von Thin Client-Systemen bei Entscheidern und Anwendern von IuK-Systemen bleibt qualitativ hinter dem von
PC und Notebook zurück.
Wenn aber der Fortschritt in Richtung von Green-IT-Zielen auch im öffentlichen,
staatlich getragenen Interesse liegt, sollten Vereinbarungen zur Aufnahme von
Thin Client Systemen in Beschaffungsleitfäden öffentlicher Einrichtungen getroffen werden (vgl. Abb. 10-2). Damit würde der Staat seiner Vorbildrolle gerecht und könnte zugleich die breite Wahrnehmung der Thin Client Systeme als
insgesamt zu präferierende IuK-Lösung verbessern helfen. Eine Imagekampagne hingegen müsste im Marketing- und PR-Bereich ansetzen und von den
Anbietern von Thin Client-Systemen selbst ausgehen.
43
Es kann vermutet werden, dass in Beschaffungsprozessen von Privathaushalten Thin Clients noch keine Rolle spielen.
2. April 2008
93
Abbildung 10-2: Umwelteffekte von Infrastrukturmaßnahmen (Quelle: Computer Zeitung Nr. 6 / 04.02.08)
Abb. 10-2 zeigt ferner auf, dass noch erhebliche ökologische Potenziale darin
erwartet werden, IT-Infrastrukturen insgesamt effizienter zu machen: z. B.
durch energiesparende Soft- und Hardwaresysteme und eine Reduzierung der
erforderlichen Kühlleistung (Klimatisierung) in Rechenzentren. Zusammen mit
der Einführung von Thin Clients setzt dies zwar anfänglich teurere und komplexere Aktivitäten voraus, lässt aber gleichzeitig wesentlich höhere Umweltentlastungseffekte erwarten, als dies durch eine reine Optimierung von bestehenden
Komponenten oder Systemen zu erzielen ist.
Trotz dieser gesamtheitlichen, eher längerfristig angelegten Entwicklung besitzen auch die Thin Clients selbst noch ökologisches Optimierungspotenzial, etwa im Hinblick auf besonders umweltrelevante Bauteile (z. B. Beschichtung der
Rückwand/Blende mit Cu/Ni/Cr-Coating).
Die Berechnungsergebnisse des vorliegenden ökologischen Vergleichs basieren
auf plausiblen bzw. aus dem praktischen Betrieb verifizierbaren Annahmen und
Nutzerszenarien. Daraus resultiert ein Modell mit Parametern, die je nach Untersuchungsfall spezifisch »eingestellt« werden können. Die Kenntnis des Einflusses der Parameterwerte (Sensitivitätsanalyse) auf die Ergebnisse wäre ein
wichtiger Schritt, um die Belastbarkeit des ökologischen Vergleichs zu erhöhen.
Alle Untersuchungen dieser Studie beziehen sich auf Thin Clients der IGEL
Technology GmbH. Die Ergebnisse des ökologischen Vergleichs sind daher nur
für diese Geräte gültig und nicht beliebig verallgemeinerbar. Hier erscheint es
2. April 2008
94
sinnvoll, in Zusammenarbeit mit weiteren Herstellern und ggf. dem Verband
BITKOM auch Thin Client-Geräte des Wettbewerbs zu untersuchen, um so ein
aussagekräftiges, belastbares Gesamtergebnis zu erhalten 44 . In diesem Zuge
sollte auch der Kontakt zu den Partnern der EU-Studie intensiviert werden, um
Methodik, Datensätze und Ergebnisse abzugleichen. Hierdurch könnten die
Thin Client-Untersuchungen in einen internationalen Kontext und Diskurs gestellt werden. Möglicherweise lassen sich diese Vorhaben auch in größere FuEProgramme des Bundes oder der EU einbringen.
Vor diesem Hintergrund lassen sich Handlungsempfehlungen für ein strategisches Nachhaltigkeits-Konzept »Thin Clients« 2008 wie folgt konkretisieren:
Tabelle 10-1: Konkretisierte Handlungsempfehlungen für ein strategisches Nachhaltigkeits-Konzept
»Thin Clients 2008«
EmpfehlungenÎ
Bereich Ð
Konkrete Maßnahmen
Wahrnehmung und Verbrei- Thin Client Systeme in Beschaffungsleitfäden platzieren
tung von Thin Clients
Modellprojekte mit öffentlichen Einrichtungen durchführen
Image
Marketing- /PR-Kampagne zum »awareness raising« in
breiten Bevölkerungsschichten (auch Entscheidern)
Erläuterung des Thin Client-Konzepts auf allgemeinverständlichem Niveau (ggf. mit BITKOM)
der Thin Clients
(mittelfristig)
Design for environment - LC-orientiert* Æ Ersatz besonders
umweltrelevanter Bauteile, Senkung des Materialeinsatzes
Energieeffizienz - LC-orientiert*
Energiesparende Voreinstellungen bei Thin Clients
der gesamten ITInfrastruktur (längerfristig)
energiesparende Soft- und Hardwaresysteme für Netzwerke
Reduzierung der Anzahl an Netzwerkkomponenten
Reduzierung erforderlicher Kühlleistung in Rechenzentren
Forschung und Entwicklung
Sensitivitätsanalyse für Modell zum ökologischen Vergleich
der Thin Clients
Untersuchung von Thin Client Systemen des Wettbewerbs
Ausbau / Erweiterung des Kontaktes zu den Partnern der EUStudie zum Abgleich von Methodik, Datensätze und Ergebnisse
Entwicklung größerer FuE-Vorhaben (national, EU-Ebene)
* LC: Life Cycle
44
Allein durch branchenspezifische Lösungen sind die Thin Clients z. T. sehr unterschiedlich ausgestattet (z. B. mit oder ohne Smartcard-Reader)
2. April 2008
95
11
Literaturverzeichnis
[A]
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computer.recycling.Hewlett.2.453267.html , Zugriff: 22.01.2008
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Büro« in: c’t Magazin für Computertechnik, Ausgabe 3/2008,
Heise Zeitschriftenverlag GmbH & Co. KG, Hannover, 2008
[BildscharbV, 1996]
Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Arbeit an
Bildschirmgeräten, BildscharbV - Bildschirmarbeitsverordnung vom
4. Dezember 1996, BGBl. I S. 1841
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Boivie, Per Erik: »Das TCO-Gütesiegel für Monitore – Seine Bedeutung
für die Anwender und die Umwelt«, 2007
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Citrix_CS_BKK.pdf
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Dapper, Thomas; Dietrich, Carsten; Klöppel, Bert; u. a.: »Windows NT
4.0 im professionellen Einsatz« (2. Auflage, Band 1), München/Wien: Carl Hanser Verlag, 1997
[Dena, 2007]
Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena): »Beschaffungsleitfaden:
Energieeffiziente Bürogeräte professionell beschaffen«, Berlin,
Stand 11/2007
[E]
[ElektroG, 2007]
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
(BMU), »Webseite des BMU zum ElektroG«:
http://www.bmu.de/abfallwirtschaft/downloads/doc/
print/5582.php, Stand 09/2007, Zugriff: 23.01.2008
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[G]
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[GAP, 2007]
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98
12
2. April 2008
Warenzeichen
−
Adobe, Flash und Reader sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen von Adobe
Systems Incorporated in den USA und/oder anderen Ländern.
−
Citrix, Citrix iForum, Citrix Presentation Server und XenDesktop sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen von Citrix Systems, Inc. in den USA und/oder anderen Ländern.
−
CorelDRAW ist ein eingetragenes Warenzeichen der Corel Corporation oder ihrer Tochtergesellschaften in Kanada, den USA und/oder anderen Ländern.
−
Excel, Microsoft, Microsoft Press, MS-DOS, Outlook, SoftGrid, SystemGuard, Windows,
Windows NT und Windows Server sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der
Microsoft Corporation in den USA und/oder anderen Ländern.
−
IBM und IBM PC sind eingetragene Warenzeichen der International Business Machines Corporation in den USA und/oder anderen Ländern.
−
Intel, Pentium und Xeon sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der Intel Corporation in den USA und/oder anderen Ländern.
−
Java ist ein Warenzeichen von Sun Microsystems, Inc.
−
LANrunner ist eine in Deutschland eingetragene Marke von Fraunhofer UMSICHT.
−
Linux ist eingetragenes Warenzeichen von Linus Torvalds in den USA und anderen Ländern.
−
Mac OS ist ein eingetragenes Warenzeichen von Apple Computer, Inc. in den USA und anderen Ländern.
−
Mindjet und MindManager X5 sind eingetragene Schutzmarken oder Schutzmarken der
Mindjet Corporation in den USA sowie in vielen anderen Ländern.
−
Oracle ist ein eingetragenes Warenzeichen der Oracle Corporation und/oder ihrer Tochtergesellschaften.
−
UNIX ist ein eingetragenes Warenzeichen in den USA und anderen Ländern, exklusiv lizenziert von X/Open Company Ltd.
99
13
Abkürzungs- und Symbolverzeichnis
a
Jahr
A
Ampere
Abb.
Abbildung
ABS
Acrylnitrilbutadienstyrol (Kunststoff)
AP
Acidifiing potential (Versauerungspotenzial), gemessen in SO2-Äquivalenten
Big caps & coils
Kondensatoren und Spulen (elektronische Elemente zur Stromumwandlung)
bzw.
Beziehungsweise
cm
Zentimeter
CD-RW
Compact Disc - ReWritable
CF
Compact Flash
Coating
Beschichtung
CO2
Kohlendioxid
CO2eq
CO2-Äquivalente
CRT
Cathode Ray Tube (Röhrenmonitor)
Deka-DBE
Deka-Bromierte-Diphenyl-Ether (Flammschutzmittel)
d. h.
das heißt
DVD-ROM
Digital Versatile Disk - Read Only Memory
DVD-RW
Digital Versatile Disc - ReWriteable
ElektroG
Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche
Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten
EPA
Environmental Protection Agency (US-Behörde)
EPS
Expandiertes Polystyrol
ERP
Enterprise Resource Planning
etc.
Et cetera
EuP
Energy using products
EU
Europäische Union
EUP
Eutrophication potential (Eutrophierungspotenzial)
FKWs
Fluor-Kohlen-Wasserstoffe
GB
Gigabyte
GER
Gross energy requirement, gemessen in MJ
ggf.
Gegebenenfalls
GHz
Gigahertz
2. April 2008
100
GUI
Graphical User Interface
GWP
Global Warming Potential (Treibhauspotenzial)
h
Stunde
HFC
Hydro-Fluoro-Carbon
ICA
Independent Computing Architecture
IDE
Integrated Drive Electronics (Festplattenanschluss)
Integrated circuits
integrierte Schaltungen
i. d. R.
in der Regel
IPCC
Intergovernmental Panel on Climate Change
Hg
Mercury (Quecksilber)
HM
Heavy Metals (Schwermetalle)
HP
Hewlett-Packard
k. a.
keine Angabe
kg
Kilogramm
km
Kilometer
KrW-/AbfG
Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz
kW
Kilowatt
l
Liter
LCD
Liquid Crystal Display (Flachbildschirm), entspricht TFT-Bildschirmen
LDPE
Low Density Polyethylen (Kunststoff)
LED
Light Emitting Diode (Leuchtdiode)
M
Mega
MB
Megabyte
m³
Kubikmeter
mA
Milliampere
ng
Nanogramm
mg
Milligramm
mm
Millimeter
Mio.
Millionen
n. b.
nicht bekannt
o. ä.
oder ähnliche
PA 6
Polyamid (Kunststoff)
PAH
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe)
PC
Personal Computer
2. April 2008
101
PC
Polycarbonat (Kunststoff)
PCB
Printed Circuit Board (Platine)
PF
Powerfactor (Leistungsfaktor)
PM
Particulate Matter (Feinstaub)
POP
Persistent Organic Pollutants (persistente organische Verschmutzungen)
ppm
Parts per million
PTE
Page Table Entries
PUR
Polyurethan (Kunststoff)
PWB
Printed Wiring Board (Leiterplatte, Platine)
RAM
Random Access Memory
RDP
Remote Desktop Protocol
RHB
Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe
RoHS
Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic
equipment
rpm
Rounds per minute
SATA
Serial Advanced Technology Attachment (Festplattenanschluss)
SBC
Server Based Computing
SDRAM
Synchronous Dynamic Random Access Memory
SMD
Surface-mounted Device (oberflächenmontierbare Bauteile, z. B. Widerstände
und Kondensatoren)
s. o.
siehe oben
SO2
Schwefeldioxid
SO2eq
SO2-Äquivalente (Versauerungspotenzial)
Solder
Lotzinn, Lötmittel
STD
Suspend to Disk
STR
Suspend to RAM
t
Tonne
T
Tera
TCO
Tjänstemännens Central Organisation
TCP/IP
Transmission Control Protocol/Internet Protocol
TEHG
Treibhausgas-Emissionshandelsgesetz
TEQ
Toxizitätsäquivalente (hier werden z. B. Dioxine und Furane gemäß ihrer Toxizität
bewertet, um eine Summierung zu erlauben)
TFT
Thin-Film-Transistor (Flachbildschirm), entspricht dem LCD-Bildschirm
THG
Treibhausgas(e)
u. a.
unter anderem
2. April 2008
102
UBA
Umweltbundesamt
VA
Voltampere (Scheinleistung)
vgl.
vergleiche
VOC
Volatile Organic Compounds (leichtflüchtige organische Verbindungen)
W
Watt (Wirkleistung)
WEEE
Waste from Electric and Electronic Equipment
z. B.
zum Beispiel
z. T.
zum Teil
%
Prozent
Σ
Summe
Ø
Durchschnitt
“
Zeichen für Zoll (2,54 cm), z. B. 17“-Monitor
2. April 2008
103
14
Anhang
Der Anhang enthält eine vergrößerte Version der in Kapitel 6 aufgeführten Tabellen.
Tabelle 6-2:
Tabelle 6-4:
Tabelle 6-6:
Tabelle 6-8:
Tabelle 6-10:
Tabelle 6-12:
Tabelle 6-13:
Tabelle 6-14:
Tabelle 6-15:
Tabelle 6-16:
Tabelle 6-17:
Tabelle 6-18:
Tabelle 6-19:
Tabelle 6-20:
Tabelle 6-21:
Tabelle 6-22:
Tabelle 6-23:
Tabelle 6-24:
Tabelle 6-30:
Tabelle 6-31:
Tabelle 6-32:
Tabelle 6-33:
Tabelle 6-34:
Tabelle 6-35:
03. März 2008
Umweltbelastung durch die Produktion eines Office Desktop PCs; Berechnungen nach MEEUP
Umweltbelastung durch die Produktion eines Notebooks; Berechnungen nach MEEUP
Umweltbelastung durch die Produktion eines 17“ LCD-Monitors; Berechnungen nach MEEUP
Umweltbelastung durch die Produktion eines 17“ CRT-Monitors; Berechnungen nach MEEUP
Umweltbelastung durch die Produktion eines Igel Compact; Berechnungen nach MEEUP
Anteilige Umweltbelastung durch die Produktion eines Servers für die Thin Clients; Berechnungen nach MEEU
Herstellungsphase Desktop PC (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
Herstellungsphase Notebook (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
Herstellungsphase 17“ LCD-Monitor (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
Herstellungsphase 17“ CRT-Monitor (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
Herstellungsphase IGEL 3210 Compact (berechnet nach MEEUP
Anteilige Umweltbelastung; Herstellungsphase Server (berechnet nach MEEUP)
Distributionsphase Desktop PC (gemäß Berechnung MEEUP)
Distributionsphase Notebook (gemäß Berechnung MEEUP)
Distributionsphase 17“-LCD-Monitor (gemäß Berechnung MEEUP)
Distributionsphase 17“-CRT-Monitor (gemäß Berechnung MEEUP)
Distributionsphase Thin-Client
Anteile Umweltbelastung Server; Distributionsphase
Umwelteinfluss durch Verwertung eines Office Desktop PC; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
Umwelteinfluss durch Verwertung eines Notebooks; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
Umwelteinfluss durch Verwertung eines 17“ LCD-Monitors; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
Umwelteinfluss durch Verwertung eines 17“ CRT-Monitors; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
Umwelteinfluss durch Verwertung eines Igel-Compacts; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
Anteile Umweltbeeinflussung durch die Verwertung eines Terminal Servers; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
104
Tabelle 6-2:
45
Umweltbelastung durch die Produktion eines Office Desktop PCs; Berechnungen nach MEEUP
45
Copyright ©Van Holsteijn en Kemna BV 2005. Distribution rights European Commission 2005. Duplication allowed if source, draft version and legal notice are mentioned. This document does not necessarily reflect the view of the European Commission. It was drafted to the best of ability within budget restrictions. VHK and the
European Commission do not assume any liability for any material or immaterial damage from using this document or information contained therein.
03. März 2008
105
Tabelle 6-4:
46
Umweltbelastung durch die Produktion eines Notebooks; Berechnungen nach
46
MEEUP
03. März 2008
106
Tabelle 6-6:
47
Umweltbelastung durch die Produktion eines 17“ LCD-Monitors; Berechnungen nach MEEUP
47
03. März 2008
107
Tabelle 6-8:
48
Umweltbelastung durch die Produktion eines 17“ CRT-Monitors; Berechnungen
48
nach MEEUP
03. März 2008
108
Tabelle 6-10: Umweltbelastung durch die Produktion eines Igel Compact; Berechnungen nach
49
MEEUP
49
03. März 2008
109
Tabelle 6-11: Anteilige Umweltbelastung durch die Produktion eines Servers für die Thin
50
Clients; Berechnungen nach MEEUP
50
03. März 2008
110
Tabelle 6-13: Herstellungsphase Desktop PC (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
Tabelle 6-14: Herstellungsphase Notebook (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
03. März 2008
111
Tabelle 6-15: Herstellungsphase 17“ LCD-Monitor (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
Tabelle 6-16: Herstellungsphase 17“ CRT-Monitor (gemäß Anhang 2 EuP Studie)
03. März 2008
112
Tabelle 6-17: Herstellungsphase IGEL 3210 Compact (berechnet nach MEEUP)
Tabelle 6-18: Anteilige Umweltbelastung; Herstellungsphase Server (berechnet nach MEEUP)
03. März 2008
113
Tabelle 6-19: Distributionsphase Desktop PC (gemäß Berechnung MEEUP)
Tabelle 6-20: Distributionsphase Notebook (gemäß Berechnung MEEUP)
03. März 2008
114
Tabelle 6-21: Distributionsphase 17“-LCD-Monitor (gemäß Berechnung MEEUP)
Tabelle 6-22: Distributionsphase 17“-CRT-Monitor (gemäß Berechnung MEEUP)
03. März 2008
115
Tabelle 6-23: Distributionsphase Thin-Client
Tabelle 6-24: Anteile Umweltbelastung Server; Distributionsphase
03. März 2008
116
Tabelle 6-30: Umwelteinfluss durch Verwertung eines Office Desktop PC; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
Tabelle 6-31: Umwelteinfluss durch Verwertung eines Notebooks; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
03. März 2008
117
Tabelle 6-32: Umwelteinfluss durch Verwertung eines 17“ LCD-Monitors; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
Tabelle 6-33: Umwelteinfluss durch Verwertung eines 17“ CRT-Monitors; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
03. März 2008
118
Tabelle 6-34: Umwelteinfluss durch Verwertung eines Igel-Compacts; Berechnung nach
[MEEUP, 2005]
Tabelle 6-35: Anteile Umweltbeeinflussung durch die Verwertung eines Terminal Servers; Berechnung nach [MEEUP, 2005]
03. März 2008
119

Ökologischer Vergleich der Klimarelevanz von PC und Thin Client

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