Nachhaltigkeit

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Allgemein

Sdg11.JPG
Nutzungsstatistik mit vermiedenen Fahrtkilometern
CO2-Netto-Auswertung
3-Faktoren-Auswertung an mittelgroßer Hochschule während Corona 2020
Fahrtkilometer Auswertung an mittelgroßer Hochschule während Corona-Beginn 2020
Kompensations-Zertifikat für Server-Betrieb
Kompensations-Zertifikat für Server-Betrieb


Nachhaltigkeit bedeutet, dass langfristig auch die Folgen einer Entscheidung in Betracht gezogen werden und die Folgen nicht negativ sein sollten.

Neben der ökonomischen Nachhaltigkeit einer Hochschule durch TraiNex kann die Nachhaltigkeit der Lehre / des Lernens durch TraiNex sowie natürlich die ökologische Nachhaltigkeit ein bedeutsamer Aspekt sein.

Ziel 4 und Ziel 13 der Sustainable-Development-Goals sind dabei besonders relevant für TraiNex.

Ökologische Nachhaltigkeit

Auch für die Verwendung in Nachhaltigkeitsberichten möchte TrOn in TraiNex dem Kunden eine Hilfe geben, die ökologische Belastung abschätzen zu können. Hierzu gehören insbesondere drei Größen:

Annahmen

Während Größen wie Dauer von Veranstaltung in virtuellen Räumen, Teilnehmeranzahl oder Gigabyte-Server-Traffic gemessen und einige Größen wie "Entfernung des Studierenden zur Vorlesung" gut approximiert werden können, müssen andere Größen geschätzt werden. Dies sind vor allem Größen außerhalb des TraiNex-Einflussbereiches, z.B.:

Wieviel KiloBitProSekunde (kbps) verursacht ein Stream? Wieviel kbPS verursachen welchen Stromverbrauch in Kilowatt-Stunden (kWh)? Wie hoch ist der Anteil CO2-neutraler Energien im Energiemix pro kWh? Wieviel CO2 verursacht die Erzeugung einer KwH? bzw. Welche Verkehrsmittel nutzt der Studierende? Wieviel CO2 verursacht ein Kilometer Fahrt damit?


1) Belastung durch den TraiNex-Server-Betrieb im Rechenzentrum


Ca. 2,5 t/CO2/a/Server wird als Belastung für den Server-Betrieb inkl. z.B. der Kühlung im Rechenzentrum angenommen.

Berechnung/Annahmen: Bei einem typischen Leistungsverbrauch von 5000 kWh/Server/Jahr und der Annahme, dass 1kWh ca. 0,5 kg CO2 erzeugt, ergeben sich 2,5 t/CO2/a/Server.
Je nach Server-Variante ist die Belastung dem TraiNex-Kunden komplett oder anteilig zuzurechnen.

Maßnahmen: TrOn arbeitet, soweit möglich, mit Rechenzentren zusammen, die nachhaltig erzeugten Strom aus z.B. Wasserkraft nutzen.
Des Weiteren kompensieren wir mit z.B. Baumpflanzungen (siehe ausgewählte Zertifikate Bilder rechts).

2) Belastung durch die Upload-Download-Nutzung


Ca. 156 t/CO2/a/Server wird als Belastung für Uploads/Downloads angenommen.

Berechnung/Annahmen: Ca. 1200 Gigabyte werden pro Monat an Datenverkehr erzeugt. Wenn 1 Gigabyte ca. 11 kg CO2 verursacht, ergeben sich monatlich 13 t CO2/Server.

Maßnahmen: TrOn-Entwickler sind angewiesen, die Seiten möglichst schlank zu entwickeln.
Nutzer werden darauf hingewiesen, wenn einzustellende Dateien eine bestimmte Größe überschreiten.
Funktionell werden große Dateien automatisch gezippt und Bilder werden automatisch komprimiert sowie im Cache nahe des Anwenders gehalten.
Des Weiteren führt TrOn nur inkrementelle Backups durch, so dass intelligent immer nur zusätzliche Daten ins Backup überführt werden.
Hierdurch konnte der Traffic technisch-trainexseitig um ca. 20% gesenkt werden.

3) Be- und Entlastungseffekt durch die Nutzung von virtuellen Räumen


Dieser Effekt hängt stark von der Dauer und der Anzahl der Veranstaltungen im virtuellen Raum VRaum ab.

Am Beispiel einer mittelgroßen Hochschule hat TrOn dies empirisch (vor Corona) erhoben: An 90 Tagen gab es 65 Tage mit Veranstaltungen im VRaum mit durchschnittlich 190 VR-Nutzern pro Tag in Vorlesungen.
An einem Tag mit VR ergibt sich:

3a) Ca. 0,96 t/CO2/Server/VR-Tag Belastung ergibt sich durch das Video-Streaming.
Bei einer Web-Seminar-Verbindung mit 50 kbit/s pro Teilnehmer und einer zweistündigen Vorlesung ergeben sich 25 MB/Std pro Stunde und Studierenden.
Dies sind 2,5 kg CO2/Std./Teilnehmer oder bei 270 VR-Tagen pro Jahr 259 t CO2/Jahr.

3b) Ca. 3,1 t/CO2/Server/VR-Tag Entlastung ergibt sich durch vermiedene An- und Abfahrten. Gem. der automatischen Geokoordinaten-Messung,
die die Fahrt-Entfernung vom Heimatwohnort als Ort der Teilnahme hin zum Hochschulort berechnet, ergeben sich vermiedene Fahrtkilometer von durchschnittlich 170 km pro Teilnehmer/Tag bzw. insgesamt von 34.507 km/Tag.
Bei einer angenommenen CO2-Belastung von 90g/km sind dies insgesamt 3,1 t CO2-Vermeidung pro Tag.
Die Entlastung durch die Nutzung virtueller Räume (VRaum#Ökologische_Nachhaltigkeit) wäre demnach 2,14 t CO2/Tag.
Bei 270 VR-Tagen sind dies 814 t/CO2/a an Vermeidung.

Nettoeffekt demnach 814 t ENT-Lastung/a - 259 t BE-Lastung/a = 555 t Netto-Entlastung/a

Anders ausgedrückt: Durchschnittlich ergibt sich pro Teilnehmer bei einer zweistündigen VR-Vorlesung eine Belastung von 5 kg/CO2 und eine Entlastung von 161 kg CO2.



Konkretes Beispiel einer Fachhochschule während Corona

80-Tonnen-Ökoeffekt: Daten-Autobahn besser als Straßenstau

Teil des CO2-Fußabdrucks eines Studierenden ist dessen Internetnutzung. Auch jeder Besuch des FH-TraiNex erzeugt einige Gramm CO2 und eine Stunde im virtuellen Vorlesungsraum sogar einige Kilogramm CO2. Ganz konkret: Erstens erzeugt der TraiNex-Server dafür, immer verfügbar zu sein, ca. 1 Tonne CO2 pro Monat. Zweite CO2-Quelle ist der TraiNex-Daten-Traffic, der gut 10 t CO2 pro Monat erzeugt. Beides hat sich durch Corona kaum verändert. Der dritte Faktor aber ist sprunghaft angestiegen: Die CO2-Belastung durch das Streaming im virtuellen Raum. Über alle FH-Standorte wurden pro Corona-Monat über 34.000 Stunden an Vorlesungs-Stream von Studierenden empfangen. Wenn ca. 2,5 kg CO2 pro Vorlesungsteilnehmer bei einer Vorlesungsstunde anfällt, ergibt dies über alle Teilnehmer pro Monat 86 t an CO2-Belastung.

„Müsste man dem nicht entgegenhalten, dass die Studierenden die Vorlesung von daheim verfolgen? Wie viele Kilometer wurden dadurch an Fahrten und CO2 gespart?“ war die spannende Frage. Anonym wurde dazu in jeder virtuellen Vorlesung erfasst, wie viele Kilometer zwischen der Lehrkraft und dem Studierenden liegen. Ergebnis: Durchschnittlich wurden insgesamt über 60.000 km (!) pro Tag an Entfernung zwischen den Teilnehmern im virtuellen Raum gemessen, die also per Bahn, Bus oder Auto nicht gefahren wurden. Monatlich demnach ca. 1,8 Millionen Kilometer oder umgerechnet 166 t CO2. Im Umkehrschluss: Vor Corona gab es 166 t CO2 im Monat für die Anfahrten der Studierenden zur Hochschule, welche durch Corona nun wegfallen. Dafür entstehen aber 86 t CO2 für die Video-Vorlesung. Im Nettoeffekt also öko-freundliche 80 t weniger CO2. Videokonferenz ist demnach nicht nur corona-konform, sondern tatsächlich auch ökologisch nachhaltiger.

Fazit

Ein Bundesdeutscher verursacht allgemein ca. 12 t CO2 Belastung pro Jahr.
Im Vergleich dazu wirkt die Belastung durch den reinen Serverbetrieb mit 2,5 t vernachlässigbar und bietet auch kaum Optimierungspotential.
Der Up- und Download (Traffic) verursacht hingegen mit 156 t nicht unerhebliche Belastungen mit weiterem Optimierungspotential,
die weniger im technischen Bereich als vielmehr im Nutzerverhalten zu suchen sind.

Die Nutzung virtueller Räume führt zu einer Belastung, die aber deutlich geringer ist, als wenn die Studierenden anreisen würden.
Der Nettoeffekt ist positiv, wenn für Studierende die Teilnahme im virtuellen Raum eine gute Alternative darstellt.

Tabelle alternativer Belastungen

MB Datentransfer
pro Stunde und Teilnehmer 		Kbit/s Kilowatt Strom pro MB Transfer CO2 KG pro Kilowatt Strom CO2 KG pro Teilnehmer/Std CO2 T pro Teilnehmer/Std Anteil nicht-erneuerbarer Energie im Strommix (z.B. Kohle) in % Strommixanteil 25% Strommixanteil 50% Strommixanteil 75%
Best Case 1 1850 512 4 0,0512 7 0,35 33,152 0,033152 25 24,864 16,576 8,288
Middle Case 2 10800 3000 5 0,06 8 0,474 307,152 0,307152 50 230,364 153,576 76,788
Worst Case 3 216000 6000 6 0,2 9 1 43200 43,2 75 32400 21600 10800
CO2 Kg pro Teilnehmer/Stunde


Quellenverzeichnis

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