Technologie bildet die Grundlage nahezu aller Geschäftsprozesse. Die Umweltwirkungen unserer Softwaresysteme sind mittlerweile nicht mehr zu übersehen. Da die IT rund 4 % der globalen Treibhausgasemissionen verursacht – ein Anteil, der in den kommenden Jahren deutlich steigen wird – verdient die Nachhaltigkeit unserer digitalen Infrastruktur höchste Priorität. Wie können wir den Energie- und Ressourcenverbrauch unserer digitalen Infrastruktur, sowohl Hardware als auch Software, verlangsamen – und idealerweise sogar umkehren?
Um die entscheidende Schnittstelle zwischen Technologie und Nachhaltigkeit zu beleuchten, haben wir uns mit Carsten Windler, Director of Platform bei Plan A und Experte für nachhaltiges Software Engineering, zusammengesetzt. In diesem Gespräch zeigen wir auf, wie Unternehmen ihren digitalen CO₂-Fußabdruck reduzieren können – und dabei gleichzeitig Leistung steigern sowie Kosten senken –, anhand von konkreten Lösungen, die noch heute umgesetzt werden können.
Carsten Windler ist Director of Platform bei Plan A, Europas führendem Anbieter von Softwarelösungen für CO₂-Bilanzierung, Dekarbonisierung und CSRD-Reporting im Unternehmensbereich. Der gebürtige Deutsche verfügt über ein Diplom in Betriebswirtschaft und Management sowie mehr als 17 Jahre Erfahrung in der IT-Beratung und Softwareentwicklung. Vor seiner Tätigkeit bei Plan A war er als CTO und Leiter der Engineering-Abteilung bei verschiedenen namhaften deutschen Technologieunternehmen tätig.
Green IT verstehen und von seinen geschäftlichen Vorteilen profitieren
„Green IT zielt darauf ab, den CO₂-Fußabdruck und Elektroschrott durch klimaschonende Software und nachhaltiges Ressourcenmanagement zu reduzieren“, erklärt Carsten. Während nachhaltige IT das Lifecycle-Management von Hardware umfasst – inklusive der Nutzung von aufbereiteten Produkten, der Verlängerung von Produktlebenszyklen und der Priorisierung energieeffizienter Geräte –, liegt Carstens Fokus speziell darauf, Software klimafreundlicher zu gestalten.
Aber warum sollten Unternehmen das interessieren? Carsten zufolge gehen die Vorteile weit über die Auswirkungen auf die Umwelt hinaus:
Software, die mit dem Fokus auf Nachhaltigkeit entwickelt wird, reduziert CO₂-Emissionen und führt zu erheblichen Kosteneinsparungen. Besonders gilt dies, wenn Ihre Software in der Cloud betrieben wird, wo der Ressourcenverbrauch genau erfasst und abgerechnet wird.
Einen weiteren bedeutenden Vorteil bieten Verbesserungen der Performance. „Eine schlanke Website erzielt bessere SEO-Rankings, und schnell ladende Seiten weisen nachweislich höhere Conversion-Raten auf“, erklärt Carsten und unterstreicht damit, wie Nachhaltigkeitsinitiativen direkte Auswirkungen auf den Geschäftserfolg haben können.
Die Messung von Softwareemissionen: ein entscheidender erster Schritt
Bevor Nachhaltigkeitsverbesserungen umgesetzt werden, ist die Etablierung einer Messgrundlage unerlässlich: „Bevor Sie mit der Optimierung der Effizienz der Software beginnen, sollten Sie zunächst ihren CO₂-Fußabdruck messen können. Andernfalls lässt sich der Impact Ihrer Maßnahmen nicht angemessen bewerten.“
Für lokale Systeme liefert die direkte Messung mittels Wattstunden-Zählern genaue Werte, wobei jedoch Hintergrundprozesse kontrolliert werden müssen. Anspruchsvollere Alternativen sind Softwarelösungen wie Green Metrics Tools oder GreenFrame für containerisierte Anwendungen.
Cloud-basierte Anwendungen stellen eine andere Herausforderung dar. „Natürlich können wir für in der Cloud laufende Anwendungen keine Power-Monitoring-Geräte einsetzen. Wir sind auf die Daten angewiesen, die der Cloud-Anbieter sammelt“, erklärt Carsten. Zwar stellen große Anbieter wie AWS, Google Cloud und Microsoft Azure Berichte zum CO₂-Fußabdruck bereit, doch sind diese häufig mit Einschränkungen verbunden:
- Nicht standardisierte Berichtsformate
- Fokus auf marktorientierte statt standortbezogene Emissionen
- Verzögerungen bei der Datenverfügbarkeit von bis zu drei Monaten
- Übermäßiger Einsatz von Stellvertreterdaten, der zu zu großer Ungenauigkeit führt.
Carsten empfiehlt das Cloud Carbon Footprint Tool (CCF) als Lösung: „Es nutzt die Cloud-Nutzungsdaten, die es über APIs erhält, um präzise Emissionsschätzungen zu erstellen. So kann das Tool nahezu in Echtzeit Daten zu den Emissionen Ihres AWS-, Google Cloud- oder Microsoft Azure-Kontos liefern und ist damit das ideale Instrument, um Ihre Optimierungsreise zu beginnen.“
Das Framework für nachhaltiges Software Engineering: Ein Fünf-Ebenen-Ansatz
Carsten skizziert einen fünfstufigen Rahmen zur Reduzierung von Software-Emissionen, der mit den einfachsten und wirkungsvollsten Maßnahmen beginnt und sich zu komplexeren Transformationen hin entwickelt.
Level 1: Optimierung der Infrastruktur
Die erste Ebene konzentriert sich auf Infrastruktur-Anpassungen, die mit minimalen Codeänderungen erhebliche Emissionsreduktionen erzielen.
„Bevor Sie Ihren Code optimieren, sollten Sie sicherstellen, dass Ihre Infrastruktur keine Ressourcen verschwendet“, rät Carsten.
Carsten weist auf mögliche Chancen hin, schnell zu starten und Sackgassen zu vermeiden.
Unnötige Ressourcen entfernen
Im Laufe der Zeit neigen Systeme dazu, immer unübersichtlicher zu werden: Dienste werden zwar ersetzt, aber nicht sofort gelöscht und geraten so in Vergessenheit, oder wiederkehrende Aufgaben sind eigentlich nicht mehr nötig, laufen jedoch unbemerkt weiter, erklärt Carsten.
Diese „Zombie“-Server – inaktiv, aber weiterhin energieverbrauchend – sind ein leicht nutzbares Potenzial zur Emissionsreduktion.
Optimieren Sie Ihre Infrastruktur
Cloud-Umgebungen führen häufig zu Überprovisionierung, doch Carsten betont, dass „die richtige Wahl der Instanzgröße, die eine hohe Auslastung ermöglicht, ohne die Grenzen zu erreichen“, entscheidend ist – aufgrund des Prinzips der Energieproportionalität, das besagt, dass Server selbst bei geringer Auslastung einen erheblichen Stromverbrauch haben.
Bei variablen Arbeitslasten empfiehlt Carsten entweder den Einsatz von „burstable instances“ für kurzfristige Nutzungsspitzen oder die Implementierung von Autoscaling bei größeren Schwankungen.
Sammle deinen Müll
„Daten im Ruhezustand sind eine weitere Emissionsquelle, die man nicht außer Acht lassen sollte“, erklärt Carsten. „Cloud-Speicher sind extrem günstig, weshalb es verlockend ist, Daten einfach dort abzulegen und zu vergessen. Dennoch müssen diese Daten auf physischen Laufwerken gespeichert werden, die produziert, transportiert und in Rechenzentren betrieben werden müssen.“
Die Umsetzung von Aufbewahrungsrichtlinien, die unnötige Daten nach festgelegten Zeiträumen automatisch löschen, kann den CO₂-Fußabdruck deutlich verringern.
Level 2: Verbesserungen der Architektur
Die zweite Ebene untersucht, wie Softwarekomponenten miteinander interagieren und erfordert dabei moderate Codeanpassungen, um erhebliche Emissionsreduktionen zu erzielen.
Microservice-Architektur
„Ein kleiner Service ist einfacher skalierbar als eine monolithische Anwendung“, erklärt Carsten. Durch die Aufteilung von Anwendungen in kleinere, unabhängig skalierbare Services können Unternehmen die Ressourcenzuteilung für jede einzelne Komponente optimieren, anstatt die gesamte Anwendung für Spitzenlasten hochzufahren.
Ein kleiner Service lässt sich leichter skalieren als eine monolithische Anwendung.
„Die effizienteste Rechenoperation ist die, die sich vermeiden lässt“, erklärt Carsten und hebt dabei Caching als eine wirkungsvolle Optimierungstechnik hervor. Zwar kann die Umsetzung komplex sein, doch richtig eingesetztes Caching reduziert den Ressourcenverbrauch erheblich und verbessert gleichzeitig die Nutzererfahrung durch schnellere Reaktionszeiten.
Reduzierung des Datenverkehrs
„Datennetze verbrauchen sehr viel Energie“, erklärt Carsten. „Deshalb ist es entscheidend, die Menge der übertragenen Daten so weit wie möglich zu reduzieren.“ Zu den Strategien gehören die Optimierung von Datenformaten, der Einsatz von Kompressionstechniken sowie das Vermeiden unnötiger API-Aufrufe.
Ebene 3: Optimierung auf Code-Ebene
Die dritte Ebene beschäftigt sich direkt mit dem Anwendungscode, in dem durch sorgfältige Optimierung erhebliche Effizienzsteigerungen erzielt werden können.
Algorithmuseffizienz
Carsten betont die Bedeutung der Auswahl geeigneter Algorithmen: „Die ‚Big O Notation‘ beschreibt, wie sich Laufzeit oder Speicherbedarf eines Algorithmus mit wachsender Eingabemenge entwickeln. Dadurch können Entwickler den effizientesten Algorithmus für einen bestimmten Anwendungsfall auswählen.“
Datenbankoptimierung
„Oft schlummert auf Code-Ebene ein enormes Potenzial zur Leistungssteigerung“, erklärt Carsten, insbesondere im Bereich der Datenbankinteraktionen. Er empfiehlt:
- Langsame Abfragen protokollieren und analysieren
- Die Verwendung der EXPLAIN-Anweisung zur Optimierung der Abfrageausführung
- Implementierung geeigneter Tabellenindizes
- Vorsichtiger Umgang mit Abstraktionsschichten wie ORMs, die Ineffizienzen verschleiern können
Code-Analyse und Bereinigung
„Profiling hilft dabei, lang laufende Funktionen im Code zu identifizieren“, erklärt Carsten. Ebenso wichtig ist regelmäßiges Aufräumen des Codes: „Veralteter Legacy-Code sollte sobald wie möglich entfernt werden. Weniger Code führt grundsätzlich zu besserer Performance, außerdem spart man Zeit in der CI/CD-Pipeline durch weniger Tests und schnellere Code-Qualitätsprüfungen.“
Stufe 4: CO₂-Bewusstsein
CO₂-Bewusstsein entwickelt sich zu einem zentralen Konzept.
Das Konzept des „Carbon-Aware Computing“ ist noch sehr jung und entwickelt sich schnell weiter.
Carbon Awareness richtet sich auf die Schwankungen der CO₂-Intensität im Strom – also der Emissionen pro erzeugter Energieeinheit –, die je nach den Energiequellen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt das Stromnetz versorgen, variieren. „Die Grundidee von ‚Carbon Awareness‘ ist, grünen Strom zu nutzen, wenn er verfügbar ist, und den Verbrauch zu reduzieren, wenn die CO₂-Intensität hoch ist“, erklärt Carsten. Er skizziert dazu mehrere Ansätze:
Zeitliche Verschiebung
Die zeitliche Verschiebung nicht dringender Arbeitslasten in Zeiträume, in denen der Strom aus saubereren Quellen erzeugt wird, mithilfe von Prognosediensten, die die CO₂-Intensität bis zu 12 Stunden im Voraus vorhersagen.
Räumliche Verlagerung
Das Ausführen rechenintensiver Workloads in Regionen mit saubereren Stromnetzen – doch Carsten warnt, dass dieser Ansatz Kompromisse mit sich bringt: „Wenn alle ihre Software in der grünsten Region betreiben würden, würden dort die Kapazitäten schnell überschritten, daher ist das keine ganzheitliche Lösung.“
Nachfragegestaltung
Anpassung des Anwendungsverhaltens basierend auf der aktuellen CO₂-Intensität: „Unternehmen, die Daten wie Video- oder Audio-Streams übertragen, könnten beispielsweise die Standardqualität der Inhalte reduzieren, wenn die CO₂-Intensität hoch ist.“
Level 5: Produktgestaltung
Die höchste Ebene geht über reine Technologie hinaus und integriert nachhaltiges Produkt- und Nutzererlebnisdesign.
„Wir können den Klimawandel nicht allein durch den Einsatz von Technologie bekämpfen. Es ist ebenso notwendig, die Art und Weise zu verändern, wie wir Produkte nutzen“, betont Carsten.
Zentrale Grundsätze umfassen:
Benutzerbewusstsein und Entscheidungsfreiheit
„Maßnahmen wie die Reduzierung der Bitrate beim Videostreaming sollten nicht ohne vorherige Information der Nutzer erfolgen“, rät Carsten. Er empfiehlt, die Nutzer nicht nur über Nachhaltigkeitsfunktionen zu informieren, sondern sie aktiv einzubeziehen: „Ihre Kundinnen und Kunden sollten die Möglichkeit haben, CO₂-sparende Maßnahmen aktiv zu akzeptieren oder abzulehnen.“
Nachhaltige Designmuster
Das grundsätzliche Hinterfragen der Funktionsweise von Produkten kann erhebliche Nachhaltigkeitsvorteile bringen. „Muss das Daten-Dashboard wirklich immer in Echtzeit aktualisiert werden und ständig Datenbankabfragen auslösen? Oder reicht es dem Nutzer, wenn die Daten ein paar Minuten alt sind, wodurch das Backend Anfragen zwischenspeichern und so Ressourcen einsparen kann?“ fragt Carsten.
Eine nachhaltige Softwarestrategie umsetzen
Die Umsetzung von Green-IT-Prinzipien erfordert einen strukturierten Ansatz. Carsten betont, dass die Strukturierung der anstehenden Aufgaben entscheidend ist, um die Strategie zusammenzuhalten.
- Management-Unterstützung für Nachhaltigkeitsinitiativen sichern
- Emissionen- und Kostendaten analysieren, um Bereiche mit größtem Wirkungspotenzial zu identifizieren
- Formulieren Sie konkrete Ziele mit messbaren Ergebnissen
- Entwickeln Sie einen Projektplan mit klar definierten KPIs
- Den Fortschritt mit Kennzahlen wie den wöchentlichen CO₂-Emissionen und den Infrastrukturkosten verfolgen
- ROI berechnen, um den geschäftlichen Mehrwert aufzuzeigen
Am wichtigsten ist, dass Green IT ein fortlaufender Prozess und kein einmaliges Projekt ist: „Nachdem die ersten CO₂-Einsparungen erzielt wurden, ist es entscheidend, nicht stehen zu bleiben, sondern die Dynamik aufrechtzuerhalten. Da sich die typische IT-Landschaft ständig verändert, sind kontinuierliche Überwachung und Analyse erforderlich.“
Carstens umfassendes Fünf-Ebenen-Modell unterstützt Unternehmen dabei, ihre IT-Betriebe von Emissionsverursachern zu Treibern unternehmerischer Nachhaltigkeit zu wandeln. Beginnend mit der Optimierung der Infrastruktur und durch zunehmend ausgefeiltere Maßnahmen können Organisationen erhebliche Emissionsreduktionen erzielen – und dabei gleichzeitig Leistung steigern und Kosten senken.
„Green IT ist kein einmaliges Projekt, sondern eine Veränderung in Denkweise und Arbeitsweise“, fasst Carsten zusammen. Dieser Wandel in der Denkweise ist vielleicht der entscheidendste Aspekt nachhaltiger Softwareentwicklung – nämlich das Bewusstsein dafür, dass technische Entscheidungen ökologische Auswirkungen haben und diese durch durchdachtes Design und zielgerichtete Umsetzung systematisch reduziert werden können.
Für Unternehmen, die ihre Dekarbonisierungsreise im IT-Bereich starten möchten, bietet Plan A eine umfassende Plattform für CO₂-Management, mit der sich Emissionen im gesamten Betrieb – einschließlich der digitalen Infrastruktur – erfassen und reduzieren lassen. Mit Expertise in CO₂-Bilanzierung, Zielsetzung und Dekarbonisierungsstrategien unterstützen die Nachhaltigkeitsexperten von Plan A Sie dabei, einen maßgeschneiderten Ansatz zur klimafreundlichen Gestaltung Ihrer IT-Betriebe zu entwickeln.
Vereinbaren Sie noch heute eine Demo, um zu erfahren, wie Plan A Ihr Unternehmen auf seiner Nachhaltigkeitsreise unterstützen kann.
