Software Carbon Intensity: CO₂-Fußabdruck von Software senken

Haupterkenntnisse

• Die SCI-spezifische Kohlenstoffintensität gibt an, in welchem Maß Software durch Energieverbrauch und Hardwareeinsatz CO₂-Emissionen verursacht.

• Die ISO 14064 bietet eine Grundlage zur Quantifizierung und Verifizierung von Treibhausgasemissionen, einschließlich derjenigen aus Software und IT-Infrastruktur.

• Die ISO/IEC 21031:2024 beschreibt die Berechnung und das Management von Software-bezogenen CO₂-Emissionen und führt den Software Carbon Intensity (SCI) Score ein.

• Das iSAQB GREEN Board orientiert sich am GHG-Protokoll ISO 14064, um Softwarearchitekt:innen bei der Emissionsreduktion durch nachhaltige Architekturentscheidungen zu unterstützen.

• Bevor ein SCI-Score berechnet werden kann, müssen Organisationen den Software-Umfang definieren, eine funktionale Einheit auswählen, den Energieverbrauch überwachen, die Kohlenstoffintensität der Energiequellen berücksichtigen und die Hardware-Effizienz optimieren.

Was ist die SCI-spezifische Kohlenstoffintensität?

Die Software-Kohlenstoffintensität (SCI) bezeichnet die Rate der Kohlenstoffemissionen eines Softwaresystems unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs und der Hardware-Nutzung. Diese Metrik bietet eine strukturierte Methode zur Bewertung der Umweltauswirkungen von Software und unterstützt Entwickler dabei, datenbasierte Entscheidungen zur Reduzierung der Emissionen zu treffen.

Im Gegensatz zu traditionellen Studien zum CO₂-Fußabdruck, die sich auf die Gesamtemissionen konzentrieren, ist SCI eine ratengestützte Messgröße. Sie berechnet das CO₂-Äquivalent (CO₂e) pro Funktionseinheit der Softwareausgabe und quantifiziert somit, wie viel Kohlenstoff für eine bestimmte Softwareleistung ausgestoßen wird.

Wie wird die SCI-spezifische Kohlenstoffintensität berechnet?

Grundsätzlich gilt: Je niedriger der SCI-Wert, desto nachhaltiger verhält sich eine Software. Dennoch ist es nicht möglich, einen perfekten Wert von null zu erreichen, da jede Software per Definition eine gewisse Menge an Energie und Hardware benötigt.

Warum ist die Kohlenstoffintensität speziell für SCI wichtig?

• Transparenz in der Software-Nachhaltigkeit: Der SCI-Wert bietet eine gute Vergleichsbasis, um verschiedene Softwaresysteme hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen zu bewerten.

• Fördert kohlenstoffbewusste Entwicklung: Softwareteams können ihren Energieverbrauch optimieren, indem sie effizienteren Code schreiben, Cloud-Ressourcen nutzen und auf kohlenstoffarme Energiequellen setzen.

• Ausrichtung an globalen Klimazielen: Der SCI-Wert unterstützt Netto-Null-Strategien, indem er Emissionen quantifiziert, die durch die Nutzung von Software entstehen.

• Standardisierung grüner Software: SCI ist Teil der Norm ISO/IEC 21031:2024 und dient damit als weltweit anerkannte Messgröße für Software-Emissionen.

Praxisanwendung der SCI-spezifischen Kohlenstoffintensität

Cloud-Dienste nutzen den SCI-Wert, um Rechenzentren mit niedrigeren Emissionen zu identifizieren.Softwareentwickler können mithilfe des SCI effizienteren Code schreiben und unnötige Rechenprozesse vermeiden. Unternehmen setzen SCI-Rechner ein, um ihren CO₂-Fußabdruck zu bewerten und in ihre Nachhaltigkeitsberichte zu integrieren.

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Verwandte Ressourcen:

• ISO/IEC 21031:2024 Standard (https://www.iso.org)

• Green Software Foundation – SCI-Spezifikation (https://sci.greensoftware.foundation)

Welcher ISO-Standard bezieht sich auf Kohlenstoffemissionen?

ISO 14064 ist der internationale Standard für die Quantifizierung, Berichterstattung und Verifizierung von Treibhausgasemissionen (GHG). Er bietet ein formales Rahmenwerk, mit dem Organisationen ihren CO₂-Fußabdruck genau bestimmen und Strategien zu dessen Reduzierung entwickeln können.

ISO 14064 wurde mit besonderem Fokus auf Transparenz und Glaubwürdigkeit entwickelt, um Unternehmen dabei zu unterstützen, ihre Klimabilanz im Einklang mit Klimapolitik, Nachhaltigkeitsgesetzen und Umweltvorgaben korrekt zu dokumentieren.

Wichtige Bestandteile von ISO 14064

ISO 14064 besteht aus drei Hauptteilen, die verschiedene Aspekte des CO₂-Managements abdecken:

1- ISO 14064-1:2018 – CO₂-Bilanzierung auf Organisationsebene

Leitfaden zur Messung und Berichterstattung über den gesamten CO₂-Fußabdruck eines Unternehmens.

Erfasst die drei Emissionsbereiche (Scopes) von ISO 14064:

• Scope 1: Direkte Emissionen aus eigenen oder kontrollierten Quellen (z. B. Firmenfahrzeuge, Produktion).

• Scope 2: Indirekte Emissionen aus eingekauftem Strom oder Wärme.

• Scope 3: Indirekte Emissionen aus der Lieferkette (z. B. Geschäftsreisen, Cloud-Computing).

2- ISO 14064-2:2019 – Kohlenstoffreduktion in Projekten

Konzentriert sich auf die Messung der CO₂-Reduktion durch bestimmte Projekte, z. B. den Umstieg auf erneuerbare Energien oder die Verbesserung der Energieeffizienz.

Stellt sicher, dass die Emissionsreduktionen quantifizierbar und überprüfbar sind.Garantiert, dass die Reduktionen dauerhaft sind.

3- ISO 14064-3:2019 – Verifizierung und Validierung von Treibhausgasemissionen

Legt Anforderungen für eine unabhängige, externe Überprüfung von CO₂-Emissionsberichten fest.

Hilft Unternehmen und Regierungen, die Genauigkeit ihrer Klimabilanz zu gewährleisten.

Welcher ISO-Standard bezieht sich auf Computersoftware?

ISO/IEC 21031:2024 legt Methoden zur Messung und Verwaltung des CO₂-Fußabdrucks von Software fest. Er führt den SCI-Wert (Software Carbon Intensity) ein, der Unternehmen hilft, die Umweltauswirkungen ihrer Software zu verstehen.

Dieser Standard ist entscheidend für Unternehmen, die Emissionen in der Softwareentwicklung, Bereitstellung und im Betrieb reduzieren möchten. Er macht Software-Nachhaltigkeit messbar und steuerbar.

Wie funktioniert ISO/IEC 21031:2024?

ISO/IEC 21031 definiert eine strukturierte Methode zur Berechnung der Kohlenstoffemissionsrate von Softwaresystemen.

Der Standard umfasst:

1- Berechnung der Software-Kohlenstoffintensität

Spezifiziert, wie der Energieverbrauch und der Hardware-Einfluss einer Software gemessen werden.

Verwendet die SCI-Formel.

2- Definition des Software-Grenzbereichs für die Messung

Gibt vor, welcher Teil des Softwaresystems analysiert werden soll (z. B. Backend, Frontend oder gesamte Anwendung).

3- Richtlinien zur Energie- und Hardwareoptimierung

Empfiehlt Methoden zur Reduzierung des Energieverbrauchs.

Fördert den Einsatz kohlenstoffarmer Infrastrukturen, z. B. erneuerbare Energien in der Cloud.

4- SCI-Berichterstattung und Transparenz

Standardisiert, wie Unternehmen ihren CO₂-Fußabdruck für Software dokumentieren und veröffentlichen. 

Verbindung des iSAQB GREEN Board mit ISO 14064

Das GREEN Board ist eine neue Abteilung innerhalb des iSAQB (International Software Architecture Qualification Board). Es setzt sich aktiv für Software Sustainability Architecture (SSA) ein.

Ziele des GREEN Board:

• Förderung der energieeffizienten Softwarearchitektur.

• Entwicklung von Carbon-Ware zur Reduktion der Emissionen in IT-Systemen.

Da Softwaresysteme wesentlich zur globalen CO₂-Belastung beitragen, engagiert sich das GREEN Board in internationalen Initiativen wie ISO 14064, um klare Nachhaltigkeitsrichtlinien für Softwarearchitekten zu entwickeln.

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Wie iSAQB-zertifizierte Architekten SCI-spezifische Kohlenstoffintensitätsmetriken anwenden können

iSAQB-zertifizierte Softwarearchitekten spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung energieeffizienter und kohlenstoffarmer Softwaresysteme. Die Integration von SCI-spezifischer Kohlenstoffintensität hilft ihnen, fundierte Architekturentscheidungen zu treffen:

Bewertung der Kohlenstoffauswirkungen von Softwaresystemen

• Quantifizierung der Emissionen von Softwareanwendungen und IT-Infrastruktur anhand von SCI-Werten.

• Analyse von Hardware, Energieverbrauch und Effizienz von Cloud-Ressourcen.

Optimierung von Software für einen geringeren Energieverbrauch

• Umsetzung von Best Practices, um sicherzustellen, dass der Code effizient arbeitet und keine unnötigen Berechnungen durchführt.

• Förderung einer hardwarebewussten Softwareentwicklung, die Rechenlasten mit energieeffizienter Infrastruktur ausbalanciert.

Integration der ISO 14064-Kohlenstoffbilanzierung in die Softwareentwicklung

• Anpassung der Software-Lebenszyklusanalyse an ISO 14064-1 für die Nachhaltigkeitsberichterstattung von Unternehmen.

• Berechnung der Emissionen aus Softwarebereitstellung und Cloud-Nutzung unter Verwendung ISO-konformer Methoden.

Förderung nachhaltiger Software-Richtlinien

• Förderung einer CO₂-bewussten Softwareentwicklung in Unternehmen.

• Führung von Unternehmen hin zu einer Netto-Null-Softwareentwicklung mit ISO 14064-konformen Strategien.

Wichtige Überlegungen vor der Berechnung des SCI-Werts in Green Software

Vor der Berechnung der Software-Kohlenstoffintensität (SCI) ist es entscheidend, klare Messgrenzen zu definieren, den Energieverbrauch präzise zu erfassen und die Hardwareeffizienz zu berücksichtigen. Hier sind die wichtigsten Faktoren, die beachtet werden sollten:

1. Definiere den Software-Umfang

Identifiziere, welche Bereiche deines Softwaresystems du messen möchtest.

Beispiel: Berechnest du die Emissionen für das Backend, das Frontend oder das gesamte System?

2. Wähle eine funktionale Einheit

SCI wird pro Einheit der Arbeit gemessen. Wähle eine geeignete Metrik.

Beispiele: API-Aufrufe, Transaktionen, verarbeitete Daten und Nutzersitzungen.

3. Überwachung des Energieverbrauchs

Nutze Echtzeit-Energiedaten von Cloud-Anbietern, Hardware-Monitoring-Tools oder Profiling-Software.

Beispiel: AWS, Azure und Google Cloud bieten Einblicke in den CO₂-Fußabdruck für Anwendungen, die in diesen Umgebungen laufen.

4. Berücksichtige die Kohlenstoffintensität der Energien

SCI basiert darauf, ob deine Software mit erneuerbarer Energie oder fossilen Brennstoffen betrieben wird.

Beispiel: Ein solarbetriebenes Rechenzentrum hätte geringere Emissionen im Vergleich zu einem kohlebetriebenen.

5. Optimierung der Hardware-Effizienz

Leistungsstarke Prozessoren, Virtualisierung und effiziente Kühlsysteme machen diese Lösungen deutlich stromsparender.

Beispiel: ARM-basierte Server, einschließlich AWS Graviton, verbrauchen weniger Strom als traditionelle x86-Maschinen.

Währenddessen hilft die SCI-Bewertungsmethode Softwareteams systematisch dabei, ihren Kohlenstoff-Fußabdruck zu messen und zu reduzieren.Eine klar definierte Abgrenzung, die Überwachung des Energieverbrauchs und eine effiziente Infrastruktur verringern Emissionen.

Fazit

SCI-spezifische Kohlenstoffintensität ermöglicht die Nachverfolgung des Energieverbrauchs, um softwarebezogene Emissionen zu reduzieren. ISO 14064 und ISO/IEC 21031 sind Standards für eine präzise Kohlenstoffmessung. Das iSAQB GREEN Board fördert nachhaltige Softwarearchitektur, indem es SCI-Metriken und ISO-Standards in die Entwicklungskultur integriert.

Es leitet Architekten bei der Gestaltung kohlenstoffarmer Softwaresysteme.Um eine grünere Zukunft zu schaffen, sollten Entwickler und Organisationen die SCI-Messung übernehmen. Beginne mit der Überwachung des Energieverbrauchs, der Optimierung der Code-Effizienz und der Wahl kohlenstoffarmer Infrastruktur. Kleine Schritte können eine große Wirkung haben.