„Oh je, jedes Mal, wenn jemand diese Webseite besucht, werden 0,48 g CO2 erzeugt.“ Das ist die Antwort, wenn wir die URL von Netflix in Website Carbon eingeben, den CO2-Rechner für Websites von Wholegrain. Und wir erhalten die Info, dass die Website „schmutziger“ ist als 72 Prozent aller Webseiten weltweit.
Anders sieht es aus, wenn wir die Website von Greenpeace Deutschland checken. „Jedes Mal, wenn jemand diese Webseite besucht, werden nur 0,13 g CO2 erzeugt.“ Damit sei sie sauberer als 69 Prozent aller Websites weltweit.
Warum sind die CO2-Emissionen pro Seitenaufruf so unterschiedlich? Einen ersten Hinweis liefert uns das Tool. Zu Netflix heißt es: „Es sieht so aus, als würde diese Webseite
ganz normale Energie verwenden.“ Gemeint ist damit ist der Energiemix in Deutschland, der noch immer zu rund der Hälfte aus fossilen Brennstoffen besteht. Greenpeace dagegen betreibe die eigene Webseite offensichtlich mit erneuerbaren Energien. Es geht also um die Stromquelle.
Das Modell überprüft, ob das Hosting erneuerbare Energien nutzt, also ob die Website in einem Rechenzentrum auf grünen Servern läuft. Dazu greift es auf ein Verzeichnis der Green Web Foundation zurück. Würde die Website von Netflix grünes Hosting verwenden, würde sie immerhin neun Prozent weniger CO2 verursachen, gibt Website Carbon an.
Doch geben wir eine URL in den CO2-Rechner ein, fließen in die Schätzung der CO2-Emissionen von Webseiten noch andere Aspekte ein. Zusätzlich zum Hosting in Rechenzentren wird auch die Energie erfasst, die von Netzwerken für die Datenübertragung verbraucht wird. Das ist die Strommenge, die für die Übertragung der Daten vom Host zu eurem Gerät erforderlich ist. Als dritter Bereich wird die Energie geschätzt, die von Endnutzer:innen bei der Interaktion mit einem Produkt oder einer Dienstleistung verbraucht wird und von den Benutzergeräten abhängt. Dabei wird angenommen, dass Rechenzentren 22 Prozent, die Netzwerk-Infrastruktur 24 Prozent und Benutzergeräte 54 Prozent der Emissionen eines Website-Aufrufs ausmachen.
Über die Höhe der CO2-Emissionen entscheidet also, wie hoch der Anteil erneuerbarer Energien für die aufgewendete Energie ist. Und je nachdem, wie eine Seite gestaltet ist, variiert der Energieaufwand pro Seitenaufruf. Eine Website ist also umso klimafreundlicher, je schlanker ihr Design ist und aus je mehr grüner Energie sie gespeist wird.
Schlankes Design bzw. Green Coding soll hier jedoch nicht der Schwerpunkt sein, sondern carbon-aware bzw. grid-aware Websites. Bei beiden Ansätzen geht es Websites, die mit dem jeweiligen Angebot an erneuerbaren Energien interagieren und so Emissionen senken.
Warum sprechen wir überhaupt über Nachhaltigkeit bei Websites?
„Der Energieverbrauch und die Emissionen einer einzelnen Website mögen im Großen und Ganzen gering sein, aber insgesamt ist der Web-Traffic erheblich und wächst weiter“, sagt Fershad Irani, Berater für digitale Nachhaltigkeit und Webentwickler bei der Green Web Foundation. Vor allem Videoinhalte und Streaming tragen massiv zum Wachstum des Online-Traffics bei. Damit sorgt die Summe von täglich Milliarden von Seitenaufrufen für einen massiven CO2-Fußabdruck der digitalen Welt.
Zwar legten viele Unternehmen und Entwickler:innen bereits Wert auf schnelle Websites mit einer guter Performance, was meist nur durch schlanke Websites erreichbar ist. Aber es gebe Aspekte der Nachhaltigkeit, die über die Performance hinausgehen und die wir ebenfalls stärker ins Bewusstsein rücken müssten, so Fershad. „Dazu gehört auch die Erstellung ressourceneffizienter Websites.“
Von grünem Hosting zu carbon-aware Websites
Auf grünes Hosting und schlanke Websites zu setzen ist auf jeden Fall ein unverzichtbarer Anfang auf dem Weg in eine nachhaltigere digitale Welt. Die Zielgerade muss das allerdings noch nicht sein. Neben Lösungen, die das bestehende System optimieren, eröffnen andere Vorgehensweisen völlig neue Möglichkeiten.
Eine dieser neuen Herangehensweisen ist das Konzept der carbon-aware Websites, also CO2-bewusste Webseiten. Dahinter steht die Idee, digitale Dienste so zu programmieren, dass sie darauf reagieren, wie CO2-intensiv der Strom beim Aufrufen einer Seite ist. Konkret bedeutet dass, das Ladeverhalten oder den Inhalt daran anzupassen, ob in der Stromerzeugung fossile oder erneuerbare Energien dominieren. Ist der Strom bei Seitenaufruf besonders „dreckig“, wird nur eine stark reduzierte – und damit weniger energieaufwändige – Website geladen. Das bedeutet, dass zum Beispiel keine oder nur sehr stark komprimierte Bilder angezeigt werden und weitere Layout-Anpassungen.
Grid-awareness verortet Webseiten im Energienetz
Das relativ neue Grid-aware-Konzept der Green Web Foundation, auf deutsch etwas holprig übersetzt mit „Netzbewusstheit“, geht noch einen Schritt weiter. Die Green Web Foundation ist eine gemeinnützige Organisation, die sich für ein fossilfreies Internet einsetzt und Open-Source-Tools für digitaler Dienste mit geringen Umweltauswirkungen anbietet. Geboren ist das Konzept der netzbewussten Websites aus der Idee, die digitale Welt besser an das übergeordneten Ziel der Energiewende anzupassen. Die Dekarbonisierung ist dabei ein wesentlicher Aspekt. Gleichzeitig geht es in diesem Zusammenhang aber auch um Nachfragemanagement, Stabilität, Widerstandsfähigkeit und Gerechtigkeit des Energiesystems als Ganzes. Eine Website grid-aware zu gestalten bedeutet also, wichtige Kennzahlen des umgebenden Stromnetzes zu berücksichtigen. Je nach Situation wird dann das „Verhalten“ bzw. die Performance daran angepasst.
Aber wie sieht so eine Website tatsächlich aus? Das Onlinemagazin Branch ist ein Beispiel für die Anwendung dieses Konzepts und wurde von der Green Web Foundation als experimentelle Demonstration der Möglichkeiten entwickelt.
Branch zeigt, wie eine netzbewusste Website aussieht
Screenshot der Startseite des Branch-Magazins. Ich rufe die Seite des Online-Magazins Branch an einem grauen Berliner Wintertag auf. Wenig überraschend erscheint sie im reduzierten Modus auf meinem Bildschirm. Auf der Seite finde ich die Info, dass der Strom in meinem Netz aktuell dreckiger – sprich fossiler – ist als durchschnittlich. Bilder werden nicht geladen, stattdessen sehe ich eine ansprechend gestaltete Textversion. Will ich die Bilder doch sehen, muss ich aktiv einen Button auf dem Platzhalter klicken. Die Website lädt keine benutzerdefinierten Web-Schriftarten, sondern verwendet Systemschriftarten. Das sind Schriftarten, die auf den meisten Geräten vorinstalliert sind. Und auf gar keinen Fall werden Animationen ausgeführt, um die CPU-Auslastung zu reduzieren. Das Farbschema ist außerdem in einem Dunkelmodus gehalten.
Das Branch-Magazin, dessen Inhalte um die Möglichkeiten eines gerechten und nachhaltigen Internets kreisen, ist ein guter Ort, um live eine grid-aware Website zu sehen. Und während man durch die Seite navigiert, wird noch etwas anderes offensichtlich: Surfen wir durch ein Internet, das sich an die Gegebenheiten meines Standorts anpasst, wird es auf einmal aus seiner scheinbaren Immaterialität gerissen. „Grid-Awareness kann Nutzer dazu anregen, darüber nachzudenken, wie ihre physische Welt auf unterschiedliche Weise mit ihrer digitalen Welt interagiert“, sagt dazu auch Fershad.
Genau auf diese Interaktion zwischen digitaler und physischer Welt zielt auch die Website des Projekts Overbrowsing ab. Die netzbewusste Website ist in einer Forschungsgruppe, die sich auf die Förderung nachhaltiger Webpraktiken konzentriert, am Institut für Designinformatik der Universität Edinburgh entstanden. Rufe ich die Seite bei einer hohen lokalen Netzauslastung auf, werden Bilder deaktiviert und das Layout angepasst. Zusätzlich sind die Visualisierungen naturreaktiv: Das Erscheinungsbild der Website ändert sich je nach Luftverschmutzungsdaten. Je höher die Luftverschmutzung, desto tiefer ist das Rot der Hintergrundfarbe.
Wie sieht eine grüne digitale Zukunft aus?
Elektroschrott, CO2-Emissionen durch KI, Wasserverbrauch von Rechenzentren – aktuell scheint die ungezügelte Digitalisierung nicht mit einem gesunden Planeten vereinbar. Doch es gibt viele Lösungen für eine ökologische und faire Digitalisierung – wir haben sie recherchiert:
Grid-aware in der Praxis
Woher aber wissen die Websites, wie es um das Stromnetz steht, wenn wir eine Seite aufrufen? Sobald ein:e Nutzer:in eine Webseite besucht, wird der geografische Standort anhand der in der Anfrage verfügbaren HTTP-Header ermittelt. Daraufhin wird mithilfe der Electricity Maps API der aktuelle Netzintensitätswert für diesen Standort abgerufen und mit den regionalen Durchschnittswerten verglichen. Zuletzt wird ein Wert ermittelt, der angibt, ob netzbewusste Designänderungen implementiert werden sollten.
Es gebe einige Quellen für diese Art von Stromdaten, berichtet Fershad. Für das Projekt ‚Grid-aware Websites‘ hat die Green Web Foundation die Daten des Startups Electricity Maps verwendet. Es liefert detaillierte Live- und historische Daten auf regionaler Ebene, die sowohl die Kohlenstoffintensität als auch die Zusammensetzung des Brennstoffmixes abdecken. „Für dieses Projekt haben wir gemeinsam eine neue Datenquelle entwickelt, die einen allgemeineren, relativen Indikator dafür liefert, ob ein bestimmtes Energienetz im Vergleich zu den jüngsten historischen Daten eine ‚höhere‘, ‚etwa gleiche‘ oder ‚niedrigere‘ Kohlenstoffintensität als der Durchschnitt aufweist“, so Fershad.
Die Schwerarbeit bei der Website-Anpassung übernimmt Edge-Computing-Technologie. Sie überprüft den Zustand des Energienetzes und modifiziert eine Webseite, bevor sie an den Browser der Nutzer:innen zurückgesendet wird. „Das bringt eine etwas höhere Einstiegshürde mit sich, da Entwickler mit diesen Technologien vertraut sein müssen. Wir hoffen, dass in Zukunft Funktionen in Plattformen integriert werden können, die unser Projekt ‚Grid-aware Websites‘ erweitern und eine einfache Einrichtung mit nur einem Klick ermöglichen“, sagt Fershad.
Aktuell stehen Branch und Overbrowsing mit dieser Ausrichtung noch ziemlich allein in der digitalen Welt. Die Green Web Foundation will das ändern. Um die Einstiegshürden für Entwickler:innen zu senken, stellt sie auf Github einen Open-Source-Toolkit zur Verfügung. Außerdem wurde der Code und einige Designänderungen auf der eigenen Branch Magazine-Website und im Blog implementiert und offen und ehrlich über diese Erfahrungen berichtet.
Die Green Web Foundation verzichtet bewusst darauf, etwas zu entwickeln, das Designänderungen hervorbringt, die sich generisch auf jede Website übertragen lassen. Dieser flexible Ansatz soll es dem Team, das sich um die betreffende Website kümmert, ermöglichen, nuancierte, kontextbezogene Designanpassungen vorzunehmen. Dennoch unterstützt die Green Web Foundation im Rahmen des Projekts Entwickler:innen mit detaillierten Implementierungsanleitungen und Vorschlägen für netzbewusstes Design.
Doch noch sind nicht alle Herausforderungen gelöst. „Derzeit ist die größte Hürde für das Projekt der Zugang zu Daten, um die Grid-Awareness-Prüfungen durchzuführen. Zwar gibt es eine API von Electricity Maps, doch der Zugang ist aktuell noch auf zahlende Nutzer beschränkt. Wir arbeiten mit Electricity Maps daran, einen Teil der Daten für die kostenlose Nutzung verfügbar zu machen, damit mehr Menschen Grid Awareness auf ihren Websites einsetzen können“, berichtet Fershad.
Im Backend sind die Möglichkeiten für Grid-Awareness erheblich
Branch und Overbrowsing sind Beispiele für Frontend-Lösungen, da nur das Datenvolumen der angezeigten Webinhalte an das aktuelle Stromnetz angepasst wird. Aber auch im Backend sind die Möglichkeiten für Grid-Awareness erheblich. Die Kernidee besteht hier darin, die Menge an sauberer Energie, die von der digitalen Infrastruktur genutzt wird, durch Flexibilität beim Standort oder Zeitpunkt der Ausführung digitaler Dienste zu erhöhen. Im Kontext der Energiewende spricht man hier auch von Lastenverschiebung. Das kann bedeuten, KI-Training und andere rechenleistungsintensive Prozesse in Rechenzentren in Zeiten und Regionen zu verschieben, in denen der Anteil an erneuerbaren Energien hoch ist.
„Bei serverseitigen Lösungen wurde bereits viel Arbeit geleistet, um verarbeitungsbezogene Aufgaben dynamisch in sauberere Regionen zu verlagern“, sagt Fershad. Mittlerweile sei das kein Problem mehr. Google verlagert beispielsweise nach eigenen Angaben seit 2021 Workloads zwischen Rechenzentren auf der Grundlage der Verfügbarkeit von CO2-freier Energie. Microsoft hat angekündigt, dass Windows Update nun CO2-bewusst ist, während Apple mit iOS Version 16.1 ebenfalls erste Schritte in diese Richtung unternommen hat. „Projekte wie unsere eigene Grid Intensity Go-Bibliothek, Carbon Aware Scheduler, Carbon Aware KEDA Operator sowie Dienste anderer Organisationen wie Electricity Maps und WattTime machen dies möglich“, so Fershad.
Für Website-Server sei diese Verlagerung jedoch viel schwieriger. „Es gibt zwar CDNs [Content Delivery Networks], die es ermöglichen, bestimmte Inhalte in mehreren Regionen weltweit zu hosten. Aber für das traditionelle Website-Hosting ist es sehr komplex, mehrere Server (und manchmal auch mehrere Datenbanken) zu haben, die eine Website hosten und synchronisiert bleiben.“
Ein Internet im Einklang mit der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien
Rechenleistung in Regionen und Zeiten zu verschieben, in denen viel CO2-armer Strom zur Verfügung steht, ist eine Alternative zum Warten darauf, dass die Energienetze weltweit sauberer werden. Genauso, wie Websites in datensparsamen Formaten anzuzeigen, solange das Stromnetz CO2-intensiv und sehr ausgelastet ist.
Die digitale Realität sieht aktuell noch nicht so aus. Die Webentwicklungsbranche ist nicht besonders gut darin, CO2-arme Websites zu erstellen. Weiter darauf warten, bis endlich Bewegung in die Branche kommt, müssen wir aber vielleicht nicht. Fershad hat uns von Ideen berichtet, die die Green Web Foundation weiterverfolgen will: „Stellt euch einen Browser vor, bei dem Benutzer sich für Grid-Awareness entscheiden können. Bei dem Seiten und Inhalte optimiert werden, um sicherzustellen, dass sie weniger Ressourcen auf dem Gerät des Benutzers verbrauchen. Oder ein CDN, das den Benutzern Inhalte vom ‚grünsten‘ Knotenpunkt statt nur vom nächstgelegenen Knotenpunkt bereitstellt.“ Und er lädt zum Mitwirken ein: „Wenn jemand da draußen das sponsern möchte, sollte er sich auf jeden Fall bei uns melden!“
Es gibt also viele Möglichkeiten, über direkte und manchmal auch verschlungene Wege zu einem netzbewussten Internet zu gelangen. Und vielleicht kommen wir dann ja irgendwann zu einem Internet, das nicht nur wenige CO2-Emissionen verursacht, sondern einem natürlichen Rhythmus folgt. Statt 24/7 alles offen und alles immer möglich zu einem digitalen Ökosystem, dass Ruhezeiten hat und der Sonne und dem Wind folgt.
Diese Ansätze stecken auch im Konzept des Permacomputing. Ein sehr lesenswerter Artikel hierzu: Permacomputing – Warum es höchste Zeit ist, dass Permakultur auch in der digitalen Welt Wurzeln schlägt
Dieser Artikel ist Teil des Dossiers „Digital und grün – Lösungen für eine nachhaltige Digitalisierung“, in dessen Rahmen wir Lösungen für eine ökologische und faire Digitalisierung vorstellen. Wir danken der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) für die Projektförderung!
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