Wenn Sie die Kosten für die Übertragung einer Datenmenge über das Internet beziffern wollen, müssen Sie jeden Schritt des Pakets messen und die Kosten für Router, Kabel, Sendemasten usw. addieren.
Da diese Messdaten nicht zur Verfügung stehen, wird eine Heuristik verwendet, die die Kosten der gesamten Netzausrüstung, durch die die Daten fließen müssen, auf der Grundlage der tatsächlich übertragenen Datenmenge in GB schätzt.
Wenn Sie den Wert bereits in GB haben, können Sie ihn einfach mit einem konstanten Faktor in kWh umrechnen.
Diese scheinbar einfache Formel enthält jedoch eine Menge Annahmen und verwendet Durchschnittswerte.
Typischerweise folgen diese Ansätze entweder einem Top-Down-Ansatz, bei dem die Stromrechnung eines Telekommunikationsanbieters und dann die Netzübertragungsberichte betrachtet werden, um die beiden Zahlen zu teilen.
Andere Ansätze bestehen darin, den Weg einiger Beispiel-Pakete wirklich zu verfolgen und jedes einzelne Netzgerät auf dem Weg zu untersuchen und dann den Stromverbrauch nur für die Übertragung zu ermitteln.
Es gibt auch andere Ansätze, aber alle haben Vor- und Nachteile. Die Zahl 0.06 kWh / GB ist bereits ein Mix, die das Beste aus all diesen Ansätzen herausholen soll.
In der Studie, die in der unten angegebenen Quelle [1] verlinkt ist, wird auch darauf hingewiesen, dass die Stromintensität durch Fortschritte bei der Effizienz alle zwei Jahre um etwa die Hälfte sinkt, und es wird angenommen, dass eine Extrapolation für die kommenden Jahre eine gültige Annahme sein könnte. Dies bring den Wert für den Umrechnungsfaktor in 2023 runter auf 0.00375 kWH / GB
Dieses Modell ist jedoch nicht ohne Kritik, da die meisten Netzwerkkomponente ca. 80 % ihrer maximalen Leistungsaufnahme bereits im Leerlauf verbrauchen. Der Rest ist ein proportionaler Faktor, der von der Nutzung der möglichen Bandbreite abhängt. Es gibt Ansätze um dieser Realität der tatsächlichen Stromkosten für Anwendungen, die das Netzwerk nutzen, besser abzubilden, doch haben diese sog. Time-Sharing- oder Data-Sharing-Modelle alle unterschiedliche Nachteile [2].
Wir haben uns entschieden, in unseren Tools den linearen Ansatz der Zuordnung von Netzübertragungen zum Stromverbrauch zu verwenden. Dieser bietet für den Nutzer den besten Anreizden Netzverkehr auf ein Minimum zu beschränken. Unabhängig davon, welche der derzeit bekannten Berechnungsmethoden verwendet wird, ist sie immer noch ungenau. Keine der derzeitigen Methoden kann die tatsächlichen Kosten für die Bereitstellung neuer Hardware für die Bandbreitenerhöhung zuverlässig vorraussagen. Der zusätzliche CO2-Ausstoß fällt nämlich immer erst dann wenn neue Netzwerkkomponente hinzugefügt werden. Nicht wenn mehr Datentraffic entsteht.
Betrachtete Netzwerkkomponente
Wichtig für das Verständnis und die Vergleichbarkeit der berechenten Werte ist welche Teile des Netzwerk in die Betrachung mit einbezogen werden. In der Abbildung rechts sehen Sie die einbezogenen Komponenten. Nur das Zugangsnetz und das IP-Kernnetz sind enthalten, d.h. die Verbindung zwischen Rechenzentren und Telekommunikationsanbietern.
Nicht enthalten sind die Teile innerhalb der Rechenzentren und auch keine Endnutzergeräte oder deren WLAN/LAN im Haus. Die Berechnung geht nur bis zur *Bordsteinkante*.
Ebenfalls wichtig: Nur Festnetzübertragungen sind hier enthalten. Kein mobiler Datenverkehr, der in der Regel mindestens um das 2-3fache energieintensiver ist.
Wert in Gigabytes
Wenn Ihr Wert in Megabytes angegeben ist, muss der Umrechnungsfaktor durch folgende Zahl geteilt werden 1.000 und ergibt sich zu 0.00006 MB / kWh
Diese Umrechnung ist wahrscheinlich die relevanteste.
Damit meinen wir, dass die Unternehmen bereits die aktuelle Intensität ihres Netzes kennen und die Arbeitsbelastung entsprechend planen wollen.
Die aktuelle Intensität des Stromnnetztes kann z.B. über Electricitymap.com abgerufen werden. In unseren Fall, in Deutschland, ist der Wert 317 gCO2e/kWh
Weltweite durchschnittliche Stromnnetzintensität
Wenn Ihre Workload über mehrere Länder verteilt ist oder Sie überhaupt nicht wissen, wo Ihre Arbeitslast läuft, dann ist es am besten, den globalen Durchschnitt zu nehmen.
Für 2021 ist dieser Wert: 442 gCO2e/kWh
Setzt man diese Zahl in eine Berechnung ein, die mit kWh beginnt, kommt man direkt auf gCO2e, was Gramm CO2-Äquivalent bedeutet. Da nicht jeder chemische Prozess reines CO2 erzeugt, werden diese alle auf das äquivalente Klimaerwärmungspotenzial von CO2 umgerechnet, was zu CO2e führt
Quelle: Ember Climate
Einige Energie-Mess-Tools (wie z.B. Intel RAPL) geben *Joules* als Ausgabewert.
Der tatsächliche SI-Einheitswert von Joule ist Ws. Um also auf kWh zu kommen, muss man zuerst auf Stunden (60*60) kommen und dann auf *Kilo*, was bedeutet, dass man durch tausend dividieren muss
Joules zu kWh
Und umgekehrt:
kWh zu Joules
Wenn Sie die Wattzahl nicht direkt messen können (mit einem externen Leistungsmesser, Intel RAPL usw.), können Sie immer Datenblätter oder Benchmarks verwenden und interpolieren, um Ihren Leistungswert zu ermitteln.
Ein naiver Ansatz zur Schätzung des Energieverbrauchs eines Prozessors wäre die Verwendung seiner Thermal Design Power (TDP).
Dies gibt Ihnen einen ersten Eindruck davon, in welcher Größenordnung Ihr erwarteter Energiewert liegt.
Beispiel: Der Intel i7-5557U hat einen TDP von 28 W
Wenn wir eine Berechnung von 5 Sekunden durchführen würde, würden wir einen Energieverbrauch von 140 Ws (28 W * 5 s), aka 140 J erwarten .
Wenn man sich eine CPU Messung von einem vollen CPU Workload anguckt wird man sehen das der Wert jedoch real eher bei ~60 J liegt .
Daraus können wir schließen, dass die TDP eine sehr grobe Schätzung ist und als gute Obergrenze dient. Aber es überschätzt die tatsächliche Energie um einiges.
Ein Benchmark ist eine weitere Möglichkeit, von der Laufzeit auf kWh zu gelangen.
TODO
Quelle: David Mytton
