IKT-Stromverbrauch in Deutschland: Status und Prognose bis 2020

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1 CEBIT 2009 Green IT IKT-Stromverbrauch in Deutschland: Status und Prognose bis 2020 Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, IZM Berlin Abt. Environmental Engineering Gustav-Meyer-Allee 25, Berlin Tel.: Page 1

2 Fraunhofer-Studie im Auftrag des BMWi Titel: Abschätzung des Energiebedarfs der weiteren Entwicklung der Informationsgesellschaft und Ableitung von Handlungsempfehlungen für eine optimale Energieeinsparung Laufzeit: Juni 2008 Januar 2009 Auftraggeber: Projektleitung: Projektpartner: BMWi Referat VII/C3 (Entwicklung konvergenter IKT): Dr. Andreas Goerdeler (Tel.: ) Dr. Michael Zinke (Tel.: ) Fraunhofer IZM, Berlin Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, (Tel.: ) Fraunhofer ISI, Karlsruhe Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung Dipl.-Volksw. Barbara Schlomann (Tel.: ) Page 2

3 Inhalte der Studie Green IT Studie besteht aus vier Arbeitspaketen: Bestandsaufnahme des IKT-bedingten Stromverbrauchs in Deutschland für das Referenzjahr 2007 Trendanalyse zur Ermittlung von technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Faktoren, die einen Einfluss auf den IKT-Strombedarf nehmen Prognose des mittelfristigen Energiebedarfs für IKT in Deutschland (2010, 2015, 2020) basierend auf Hochrechnungen identifizierter Trends Handlungsempfehlungen für Energieeinsparung mit Fokus auf politischen Maßnahmen zur Förderungen von Forschung und Best Practice Page 3

4 IKT-Anwendungsfelder und Produktgruppen Server Netze Endgeräte Rechenzentren Server Fernnetze Netzzugang Haushalte Unternehmen Behörden RZ Infrastruktur High End Server (>50k$) DVB-T DVB/TV RZ Storage RZ Netzwerk Mid Range Server (25-50k$) Volume XL Server (10-25k$) Volume L Server (6-10k$) Volume M Server (3-6k$) Volume S Server (<3k$) Satelliten Glasfaser Richtfunk DVB-C DVB-S FTTX WIMAX Mobilfunk DSL Internet/PC Telefon/Fax ISDN Page 4

5 Berechnungsmodell Prognose: 2010, 2015, 2020 Referenzjahr: 2007 Strombedarf je Kategorie (IKT) Gerätebestand Nutzungsparameter Marktforschung: Private Haushalten Unternehmen (Büro) Öffentliche Institutionen Rechenzentren Bundesstatistik: Zahl der Haushalte Beschäftigtenzahl Ausstattungsgrad Energie Technikanalyse: Netzarchitektur/Anlagen Leistungsaufnahme in Betriebszuständen Stand der Technik & BVT Nutzungsmuster: Produktkonfigurationen Dauer pro Mode Datenströme/Volumen Zweitgerätenutzung Anwendungsfelder + Produktkategorien Page 5

6 Trendanalyse: Wie entwickeln & beeinflussen sich Technik & Anwendungen? Page 6

7 Trendanalyse: Private Endkunden bestimmen 75% des IP-Verkehrs in Weltweiter IP-Verkehr nach Segmenten [Cisco 2008] (in Petabytes pro Jahr) Quelle: Cisco (2008): Visual Networking Index Forecast and Methodology IP-Traffic (in PB/ a) Welt IP-Verkehr Mobility* * * (in PB/a) Welt IP-Verkehr Business* * (in PB/a) Welt IP-Verkehr Consumer* (in PB/a) Page 7

8 Trendanalyse: IP-Video/TV bestimmen 66% des IP-Verkehrs in Western Europe IP-Traffic per Segment [Cisco 2008] (in Petabytes per Year) Quelle: Cisco (2008): Visual Networking Index Forecast and Methodology IP Traffic in PB/ a IP-Video/TV Mobile Data / Internet Business IP WAN Traffic Business Internet IP-Traffic Consumer Cable TV/IP-Video Traffic Internet Video to TV Internet Video to PC Video Communication VoIP Gaming P2P Web, , Data Page 8

9 Trendanalyse: Auslastung der Kommunikation/Daten-Netze steigt Core Network Access Network In-house Network Netzwerkkapazität: Entfernung Bandbreite Geschwindigkeit Page 9 High speed / high capacity network infrastructure Symmetrischer Datenverkehr: Peer to Peer Video Telephony HD Video/TV

10 Trendanalyse: Internet und TV benötigen 50 bis 100 Mbit/s pro Nutzer Rechenzentre n RZ Infrastruktur RZ Storage RZ Netzwerk Server Internet Server High End Server (>50k$) Mid Range Server (25-50k$) Volume XL Server (10-25k$) Volume L Server (6-10k$) Volume M Server (3-6k$) Fernnetze Triple Play Service TV- Provider Wireless Provider Geschäfts- und Kostenmodelle Volume der Betreiber S Server im Wandel (<3k$) Fixed-Line Provider Netze 3/13Mbit/s 38/50 Mbit/s 30/40 Mbit/s Satelliten 384/2 Mbit/s Glasfaser 100 Mbit/s Richtfunk 40/100 Mbit/s 125/2.5Gbit/s 50/200Mbit/s 6/50Mbit/s 64/128Kbit/s Netzzugang DVB-T DVB-C DVB-S UMTS LTE WIMAX FTTH/GPON) VDSL-2 ADSL-2 ISDN Endgeräte Haushalte Unternehmen DVB/TV Internet/PC Telefon/Fax Page 10

11 Bestandsaufnahme: IKT-bedingter Stromverbrauch in Deutschland 2007 Referenzjahr 2007 IKT-bedingter Stromverbrauch in Deutschland: 55,4 TWh Anteil am deutschen Gesamtstromverbrauch: 10,5 % Stromverbrauch der IKT in Deutschland im Jahr 2007 (Sektoren in %) 16,5% 12,3% 11,6% 59,6% Haushalte Unternehmen Server und Rechenzentren Mobilfunk und Festnetz Gesamtstromverbrauch der IKT: 55,4 TWh Page 11

12 Prognose: Basisszenario und Eco-Szenarien ( ) 16,5% 12,3% Jahr 2020 Stromverbrauch der IKT in Deutschland im Jahr 2007 (Sektoren in %) 11,6% 59,6% Haushalte Unternehmen Jahr 2020 Server und Rechenzentren Mobilfunk und Festnetz Gesamtstromverbrauch der IKT: 55,4 TWh Jahr 2007 Stromverbrauch der IKT in Deutschland im Jahr 2007 (Sektoren in %) 16,5% 12,3% 11,6% 59,6% Haushalte Unternehmen Server und Rechenzentren Mobilfunk und Festnetz Basis- Szenario Eco- Szenario Gesamtstromverbrauch der IKT: 55,4 TWh Page 12

13 Prognose: Anstieg Strombedarf von 55,4 TWh (2007) auf 66,7 TWh (2020) Basisprognose des IKT-Strombedarfs in Deutschland bis 2020 (Prozentualer Anteil nach Sektoren) 10,3% 9,8% 20% Anstieg im Basisszenario TV und PC in Haushalten dominant Elektrischer Strom in GWh pro Jahr ,8% 11,6% 16,4% 16,5% 12,1% 12,3% 18,5% 16,4% 10,4% 10,9% 59,6% 60,7% 62,5% 61,3% Server/RZ trotz hohem Effizienzpotential im Wachstum Zugangs- & Kernnetze ungewiss Netzzugang und Kernnetz Server und Rechenzentren Endgeräte in Unternehmen Endgeräte in Haushalten Page 13

14 Prognose: Hohes Datenvolumen / Verlängerte Nutzung / Video&TV Elektrischer Strom in GWh pro Jahr Prognose des IKT-bezogenen Strombedarfs in Deutschland bis 2020 (Basis-Szenario) Kernnetze Mobilfunk Rechenzentren Unternehmen Rest Unternehmen PC+ Haushalte Rest Haushalte TV+ Haushalte PC+ Page 14

15 Prognose: TV & Peripherie in Haushalten (Basisszenario) Basisprognose TV+ Stromverbrauch in deutschen Haushalten bis 2020 (Jahresverbrauch nach Produktgruppen) Elektrischer Strom in GWh pro Jahr ,4 778, , ,1 Digitalisierung von TV 460,2 593,3 715, , , ,5 Größere TV-Displays 6.319, , , , , ,2 DVD/HDD Player/Recorder VHS Player/Recorder STB (DVB-T) STB (DVB-C) STB (DVB-S) STB (Analog) TV XL (50"-65") TV L (40"- 49") TV M (27"- 39") TV S (19" -26") Page 15

16 Prognose: PC & Peripherie in Haushalten (Basisszenario) Basisprognose PC+ Stromverbrauch in deutschen Haushalten bis 2020 (Jahresverbrauch nach Produktgruppen) Elektrischer Strom in GWh pro Jahr ,4 635, ,2 834, , ,7 773, , , , , , , , , , , ,8 PCs 8.432, ,2 Flatbed Scanner EP-Drucker/MFD IJ-Drucker/MFD Game-Konsolen Notebook PC Monitor Home Server Desktop PC Page 16

17 Prognose: Server und Rechenzentren (Basisszenario) Basisprognose Strombedarf von Rechenzentren in Deutschland bis 2020 (Jahresverbrauch nach Serverklassen und Infrastruktur) Elektrischer Strom in GWh pro Jahr Rechenzentren: Infrastruktur Rechenzentren: Storage Rechenzentren: Netzwerk Server: Volume S (<3k$) Server: Volume M (3-6k$) Server: Volume L (6-10k$) Server: Volume XL (10-25k$) Server: Mid-range (25-50k$) Server: High End (>50k$) Stärkster Zuwachs: Klassenwechsel bei RZ durch mehr Performance und Redundanz Page 17

18 Prognose: Scheinaus & Standby nehmen ab Netzwerk Standby ungewiss Stromverbrauch der Haushalte und Unternehmen in Deutschland bis 2020 (Baseline-Szenario) Stromverbrauch [GWh/ a] Schein-aus Passive Standby Networked Standby Active Mode Page 18

19 Prognose: Basisszenario versus Eco-Szenario Basisprognose und Green IT Szenario für IKT-Stromverbrauch bis 2020 (Jahresstromverbrauch in GWh je Produktgruppe) GWh GWh GWh Jahr 2020 Elektrischer Strom in GWh pro Jahr Niveau 2007 Kernnetze Mobilfunk Rechenzentren Unternehmen Rest Unternehmen PC+ Haushalte Rest Haushalte TV+ Haushalte PC Basis 2007 Eco 2007 Basis 2010 Eco 2010 Basis 2015 Eco 2015 Basis 2020 Eco 2020 Page 19

20 Ergebnisse im Vergleich: METI / Green IT Promotion Council (10/2008) Fazit: METI (Japan) prognostiziert überproportionalen Anstieg um Faktor 3,5 bis 2020 Auffällig: Prognose hinsichtlich des extrem hohen Stromverbrauchs der Netzkomponenten Quelle: Nikkei Electronics Asia 2/2009 Page 20

21 Ergebnisse im Vergleich: Fraunhofer Studie Fernnetze (Core-Network) Metronetze (Metro-Network) Netzzugang (Access-Network) Benutzernetz (End User Network) Endgerät (End User Devices) Weltweiter IP-Verkehr nach Segmenten [Cisco 2008] (in Petabytes pro Jahr) 39 Mio. private Haushalte IP-Traffic (in PB/ a) Welt IP-Verkehr Mobility* * * (in PB/a) Welt IP-Verkehr Business* * (in PB/a) Welt IP-Verkehr Consumer* (in PB/a) Funk (Mobile) ca. 3 TWh/a IKT-Strom ca. 35 TWh/a TV: 17 TWh/a Western Europe IP-Traffic per Segment [Cisco 2008] (in Petabytes per Year) Unternehmen / Behörden IP Traffic in PB/ a Mobile Data / Internet Business IP WAN Traffic Business Internet IP-Traffic Consumer Cable TV/IP-Video Traffic Internet Video to TV Internet Video to PC Video Communication VoIP Gaming P2P Web, , Data Kabel (Fixed Line) ca. 3 TWh/a IKT-Strom ca. 10 TWh/a PCs: 19 TWh/a Server: 10 TWh/a Page 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ihre Fragen bitte? Page 22