Internet vreet energie

Een uurtje licht per zoekopdracht

 Deel dit artikel

Veertig miljard keer per maand wordt er bij Google aangeklopt. Even googelen kost net zoveel energie als een uur een spaarlamp laten branden. 'Als de groei tot 2030 aanhoudt, dan zou het energieverbruik van alleen het internet net zo groot zijn als al het mondiale energieverbruik van nu.'

• Glasvezel zuiniger dan koper
• Zes ton papier per wereldburger

'In de zomer, als de energieprijs hoog is, dan zet ik deze aan en verkoop ik elektriciteit aan de energiemaatschappij.' In het nieuwe datacentrum TCN Eemshaven wijst sitemanager Kees Loer naar een aantal noodaggregaten van het formaat bestelbus. Samen kunnen ze 36 megawatt energie leveren, genoeg voor een stad als Heerenveen. Buiten zijn in de verte fabrieken, windmolens en bouwkranen te zien. Dichterbij staat de elektriciteitscentrale Eemshaven. TCN is ook niet toevallig in het noorden van Groningen neergestreken: de stroomvoorziening is goedkoop en uiterst betrouwbaar. Hoewel het datacentrum net een half jaar in bedrijf is, heeft projectontwikkelaar TCN al plannen voor nieuwe centra. Loer: 'De vraag naar datacentra met veel elektrisch vermogen is enorm.' Banken, universiteiten, ziekenhuizen en webhosting-bedrijven hebben hun computers bij TCN Eemshaven gestald. En niet te vergeten de Amerikaanse zoekmachine Google, die onlangs in het Amerikaanse Oregon al een enorm datacentrum opende met een vermogen van 100 megawatt. Waar is al deze energie voor nodig? Hoeveel energie kost het internet wel niet? En beloofde internet niet ooit een schone economie doordat fysiek reizen, opslag en papier overbodig zouden worden?

Google heeft naar schatting wereldwijd een miljoen servers draaien om zijn zoekmachine aan de praat te houden. Hoeveel servers precies weet alleen Google, want het bedrijf wil hier geen enkele informatie over naar buiten brengen. Het wil ook niet vertellen hoeveel energie een zoekopdracht kost en hoeveel energie het bedrijf in totaal verbruikt. Voor een schatting van het energieverbruik van de zoekmachine, moet je allereerst weten hoe Google ongeveer werkt. Volgens Maarten Marx, universitair docent informatica aan de Universiteit van Amsterdam, heeft het bedrijf een index gemaakt van alle woorden die op het internet te vinden zijn, vergelijkbaar met een alfabetische zoekindex achterin een boek. Deze index wordt continu vernieuwd. Om dit te kunnen doen, heeft Google zeven tot negen kopieën van het internet op verschillende plaatsen in de wereld opgeslagen. De enorme zoekindex is opgeslagen in datacentra in vrijwel alle landen van de wereld, zoals die in de Eemshaven. Doet iemand een zoekopdracht, dan maakt zijn computer contact met een Google-computer in een datacentrum. Deze computer graaft in de index en laat de huiscomputer vervolgens weten in welke internetpagina's de zoekterm voorkomt. Drukt de zoeker vervolgens op de link van zijn keuze, dan verlaat hij Google en haalt de website op bij de originele bron ­ dat kan overal ter wereld zijn. Drukt hij op de link In cache, dan komt één van de Google's kopieën tevoorschijn.

Om veertig miljard zoekopdrachten per maand te verwerken, heeft Google zoals gezegd een miljoen computers opgesteld. Op basis van die cijfers (en een gemiddeld verbruik van 400 watt per computer), is te berekenen dat één zoekopdracht evenveel energie verbruikt als een spaarlamp in een uur. Maar ook het vervoer van de informatie over het internet kost energie (op ieder internetknooppunt is een klein beetje energie nodig om de informatie in de juiste richting te sturen) en die is in deze schatting niet meegenomen. Volgens Ton Koonen, hoogleraar elektrotechniek aan de Technische Universiteit Eindhoven, is het daarom ondoenlijk om na te gaan hoeveel energie exact nodig is voor een Google-zoekopdracht. Om te beginnen is al nauwelijks te achterhalen welke weg de informatie precies aflegt, zegt Koonen. '90 tot 95 procent van het internetverkeer loopt via de Verenigde Staten, zelfs als je een website bezoekt van een winkel bij jou in het dorp', aldus Koonen.

Het energieverbruik van het hele internet is wel redelijk te schatten. Gerhard Fettweis, hoogleraar elektrotechniek aan de technische universiteit van Dresden, zocht het aanvankelijk uit voor Duitsland. Fettweis berekende dat alle datacentra en infrastructuur ­- zoals routers en internetknooppunten -­ in 2006 gezamenlijk twee procent van het totale energieverbruik van Duitsland voor hun rekening namen. Mobiele telefonie, dat loopt via dezelfde kabels als internet, was verantwoordelijk voor één procent. Alle Duitse pc's, beeldschermen en laptops droegen nog eens zeven procent bij. Volgens Fettweis is het energieverbruik van de Duitse ict-sector dus tien procent van het totale verbruik. Fettweis berekende ook dat de wereldwijde ict-sector net zoveel koolstofdioxide uitstoot als al het vliegverkeer.

Een energieverbruik van twee procent lijkt niet onoverkomelijk, ware het niet dat het verbruik haastig groeit, met zestien tot twintig procent per jaar. 'Deze groei houdt al jaren aan en ik verwacht dat hij zeker tot 2020 doorgaat', zegt Fettweis. 'Als de groei tot 2030 aanhoudt, dan zou het energieverbruik van alleen het internet net zo groot zijn als al het mondiale energieverbruik van nu.'

Kennelijk is Fettweis niet de enige die zich zorgen maakt. Plotseling worden op verschillende plekken plannen gelanceerd om de ict-sector energiezuiniger te maken. Wetenschappers van de Universiteit van Berkeley berichtten deze maand dat sommige servers dertig procent minder stroom kunnen verbruiken door ze met slimme software in daluren uit te schakelen. Het hoofdthema van 's werelds grootste computerbeurs Cebit in Hannover, in maart, was green IT. Ook in Nederland zijn er de komende maanden verschillende kleine congressen over green IT, onder meer van chipfabrikant NXP en onderzoeksbureau IDC. NXP heeft sinds kort succes met de GreenChip, een computervoeding die minstens tien procent minder energie verbruikt dan conventionele voedingen. 'Jarenlang ging het alleen maar om de snelste computerprocessor, het snelste internet of het grootste computergeheugen. Niemand bekommerde zich om het energieverbruik', zegt Koonen. 'Maar dat lijkt sinds vorig jaar te veranderen. Opeens is het besef doorgedrongen dat internet veel energie verbruikt. Daaraan kunnen we met onderzoek naar nieuwe optische schakel- en transporttechnieken een hoop doen.' Internet moet blijven groeien, anders valt de kenniseconomie stil. Maar dat kan zonder dat het energieverbruik verder toeneemt, aldus Fettweis. Bijvoorbeeld als hittebestendige elektronica zou worden gebruikt. Het koelen van computers, die niet te heet mogen worden, kost veel energie, wel dertig tot zestig procent bovenop het energieverbruik van de computer. Maar volgens Fettweis kunnen er computers gemaakt worden die bestand zijn tegen hoge temperaturen en geen koeling nodig hebben. Het datacentrum in de Eemshaven gebruikt al de nieuwste technologieën om energie te besparen. Trots toont sitemanager Loer zijn 'vrije koeling', een nieuw en energiezuinig koelsysteem. Loer erkent dat het milieu niet de enige drijfveer is voor deze innovatie. 'Voor ouderwetse, energieverslindende datacentra krijg je geen milieuvergunning meer. Bovendien bespaar je enorm veel geld.'

Glasvezel zuiniger dan koper

Het kost meer energie om een mp3'tje te downloaden via een koperkabel dan via een glasvezelkabel. Bij dataverkeer via ouderwetse koperdraden wordt de informatie als kleine elektrische stroompjes verstuurd. Koperkabels werden in de begindagen van internet veel gebruikt, omdat ze er al lagen voor het telefoonverkeer. Een elektrische signaal dooft langzaam uit, moet daarom geregeld worden versterkt, en dat kost energie.

In modernere glasvezelkabels wordt informatie optisch, met lichtsignaaltjes, verstuurd. Optische signalen hebben geen versterking nodig en internet via glasvezel is daardoor energiezuiniger dan via koperdraad. Bovendien is het sneller. In Nederland heeft 0,5 procent van de huishoudens internet via glasvezel, in Japan al bijna acht procent.

Een elektronische schakelaar, zoals er heel veel in een computerprocessor zitten, verbruikt vier keer zoveel energie als hij twee keer zo snel wordt; hij verbruikt negen keer zoveel energie als hij drie keer zo snel wordt. Volgens de wet van Moore, die al tientallen jaren opgaat, verdubbelt de processorsnelheid iedere achttien maanden. Met optische schakelaars zou het energieverbruik veel minder snel stijgen.

Mobiel bellen kost meer energie dan alleen het opladen van de accu van je mobiele telefoon. De Japanse wetenschapper Koichi Murata berekende dat de zendmast, de ontvangstmast en de bekabeling, alle nodig voor mobiel bellen, per telefoontje gezamenlijk 18 watt (18 joule per seconde) verbruiken, gelijk aan het verbruik van twee spaarlampen. Murata rekende het energieverbruik van de twee benodigde mobieltjes niet mee.

Volgens onderzoeksbureau Tebodin is ict-apparatuur verantwoordelijk voor 25 procent van het energieverbruik van Nederlandse huishoudens. Mp3-spelers, harddiskrecorders, ontvangers van mobiele televisie en gameconsoles zijn daarbij meegerekend. In 2020 zal het verbruik van elektronische apparatuur in Nederlandse huishoudens twee keer zo hoog zijn.

Zes ton papier per wereldburger

Wereldwijd is er in 2006 161.000.000.000 gigabyte aan digitale informatie geproduceerd, becijferde het Amerikaanse onderzoeksbureau IDC. Onder digitale informatie valt informatie die van internet is opgevraagd, digitale foto's, digitale films, digitale televisie en bijvoorbeeld ook alle Skype-gesprekken. (Een digitale televisieuitzending telde duizend keer mee, als ze op duizend verschillende televisietoestellen is bekeken.) E-mail droeg voor drie procent bij aan de aangemaakte data. Er werden ruim 8000 miljard e-mails verzonden, spam niet meegerekend. In iedere mailbox kwamen gemiddeld veertien mailtjes per dag binnen. Zou al deze informatie worden geprint en vervolgens verdeeld onder alle wereldburgers, dan zou iedereen zes ton papier krijgen.

IDC verwacht dat de hoeveelheid geproduceerde data in 2010 zes keer groter zal zijn dan in 2006.

Een indicatie voor de groei van het Nederlandse internetverkeer is het dataverkeer via de Amsterdam Internet Exchange (AMS-IX). De AMS-IX is een internetknooppunt, een verbinding tussen internetnetwerken van onder meer Yahoo, Google, KPN en Deutsche Telecom. Sinds 1998 is het dataverkeer bijna ieder jaar verdubbeld. 'De afgelopen jaren waren er continu nieuwe internettoepassingen, zoals de videosite YouTube en bellen met Skype. Die zorgen voor een flinke toename in het internetverkeer. We verwachten dat de groeispurt de komende jaren doorzet', zegt Anna Kocks van de AMS-IX.