Umweltauswirkungen der Internetzugangsbereitstellung in Frankreich: Festnetz- und Mobilfunknetze

Schlüsselzahlen: 2,2 Mt CO₂ für die Telekommunikationsnetze in Frankreich – Analyse und Lösungen

Das Anti-Verschwendungsgesetz für eine Kreislaufwirtschaft (AGEC) verlangt von jedem Telekomanbieter, seinen Konsumierenden die CO₂-Emissionen pro übertragenem Datenvolumen über sein Netz zu kommunizieren. In Abstimmung mit der Arcep und den wichtigsten Anbietern hat die ADEME eine Methodik zur Bewertung der Umweltauswirkungen der Internetzugangsdienste entwickelt. Die Agentur wollte diese Methodik anschliessend in der Praxis testen, indem sie die Anbieter begleitet, um sie zu aktualisieren und anwenderfreundlicher zu gestalten. Über die Prüfung der Anwendbarkeit hinaus erlaubte diese Studie eine erste Untersuchung der Auswirkungen der Netze in Frankreich. 2022 betrugen die Auswirkungen des französischen Telekomnetzes 2,2 Mt CO₂-Äq. – das entspricht 0,4% des gesamten CO2-Fussabdrucks Frankreichs. Die Auswirkungen des Festnetzes sind überwiegend auf die Herstellung zurückzuführen, jene des Mobilfunknetzes hauptsächlich auf die Nutzungsphase. Bei beiden Netztypen konzentrieren sich die meisten Auswirkungen auf die Zugangsgeräte – aufgrund ihrer hohen Stückzahl. Abschliessend schlägt die ADEME Praktiken vor, mit denen sich die Umweltauswirkungen des Netzes für jeden Akteur reduzieren lassen.

Warum die Umweltauswirkungen der ISP bewerten? Kontext und Herausforderungen des AGEC-Gesetzes

Die Studie wurde 2023 von Resilio unter Aufsicht der ADEME im Rahmen einer kollektiven Aktion mit Telekomanbietern (Orange, Bouygues Telecom, Iliad, SFR, Adista und Telecoop) durchgeführt.

Kontext und Herausforderungen des AGEC-Gesetzes für Telekomanbieter

Telekommunikations-Netze sind unverzichtbar für digitale Dienste: Sie verbinden alle Anwenderinnen und Anwender untereinander und mit den Rechenzentren. Dennoch sind sie nahezu unsichtbar und den Anwenderinnen und Anwendern wenig bekannt. Sie tragen damit zum Eindruck der Immaterialität der Digitalisierung bei – insbesondere durch die Mobilfunknetze, in denen elektromagnetische Wellen die Daten übertragen. Doch auch wenn diese Materialität für die Anwendenden unsichtbar bleibt, weil sie von den Anbietern gut bewirtschaftet wird, ist die Materialität der Netzinfrastruktur sehr real. Seit dem 1. Januar 2024 verlangt Artikel 13 des AGEC-Gesetzes, dass Telekomanbieter in Frankreich ihren Abonnentinnen und Abonnenten die Treibhausgasemissionen in Gramm CO₂ pro kB (Kilobyte) Daten – spezifisch für ihr Netz – kommunizieren. Jeder Anbieter muss diese Zahl aus einer von der ADEME bereitgestellten gemeinsamen Methodik ableiten. Die Arbeiten begannen Ende 2020 auf Initiative der ADEME mit den wichtigsten Anbietern (Orange, Bouygues, Iliad und SFR) und der Arcep. Im ersten Schritt wurde eine auf der Lebenszyklusanalyse (LCA) basierende Methodik entwickelt, um die Umweltauswirkungen eines Internetzugangsdienstes (ISP) zu modellieren und zu bewerten. Den Abschluss bildete die Veröffentlichung des Produktkategorie-Referenzrahmens (RCP) ISP. Die Methodik wurde anschliessend über eine Studie der Anbieter-Netze in die Praxis umgesetzt.

Ziele der Studie

Auf der Grundlage des RCP ISP zielt die Studie darauf ab, die Umweltauswirkungen der Bereitstellung des Internetzugangs in Frankreich über Festnetz- und Mobilfunknetze zu bewerten. Die Modellierung beruht auf der Aggregation anbieterspezifischer Daten sowie spezifischer und generischer Daten aus Datenbanken (NégaOctet und EcoInvent) und der Literatur. Parallel dazu werden Arbeiten durchgeführt, um den RCP ISP auf der Grundlage der Erkenntnisse aus der Studie zu aktualisieren. Schliesslich erlaubt diese erste Studie, die wichtigsten Aktionsfelder zur Verbesserung unseres Wissens über das Netz herauszuarbeiten. Sie bietet auch die Gelegenheit, weitere notwendige Folgearbeiten zu definieren.

Netz: einige Definitionen

Es werden zwei grosse Netzkategorien betrachtet:

• Die Festnetze: Sie ermöglichen den Internetzugang von einem festen Standort aus über eine kabelgebundene Verbindung (Wohnung, Arbeitsplatz, öffentlich zugängliches Gebäude usw.). Hier finden sich vor allem:
  • xDSL-Technologie – oder Kupfer
  • Glasfaser (FTTx), in jüngerer Zeit.
• Die Mobilfunknetze: Sie ermöglichen die Nutzung kabelloser Geräte im gesamten Gebiet, mit Sprach- und Datenübertragung über Funkwellen. Es handelt sich um die Systeme 2G, 3G, 4G und 5G.

Andere Technologien existieren – etwa Satellitenkonstellationen –, sind aber von der Studie ausgeschlossen, da sie noch einen geringen Anteil am Datenverkehr ausmachen und kaum Daten zu den damit verbundenen Umweltauswirkungen verfügbar sind.

Wie die Klimabilanz der Internetnetze bewerten? LCA-Methodik und Studienperimeter

Studienperimeter: Festnetz und Mobilfunk im Frankreich-Hexagon

Die Studie wurde im Perimeter des Frankreich-Hexagons mit den Daten des Jahres 2022 durchgeführt. Sie umfasst die gesamte von französischen Anbietern verwaltete Netzinfrastruktur, ohne die internationalen Internet-Transitnetze (ausserhalb des Perimeters), wie in Abb. 1 gezeigt. Sie schliesst ein:

• Für das Festnetz: von der Internetbox der Abonnentin oder des Abonnenten bis zum Netzkern;
• Für das Mobilfunknetz: von der Antenne bis zum Netzkern (Smartphone nicht berücksichtigt).

Berücksichtigt werden auch die Netzgeräte und ein Teil des Tiefbaus (Gräben, Trägerstrukturen für Antennen usw.). Für mehr Details zum Lebenszyklusinventar wird auf die Studie verwiesen.

LCA-Methodik: Bewertung über den gesamten Lebenszyklus

Diese Studie folgt der LCA-Methodik und berücksichtigt damit alle Phasen des Lebenszyklus (Herstellung, Distribution, Installation, Nutzung und Lebensende) der Geräte und Infrastrukturen. Wie alle Ökobilanzen stützt sich die Studie auf eine funktionale Einheit (UF). Es handelt sich um die Masseinheit zur Bewertung der erbrachten Leistung. In dieser Studie lautet die UF:

«Den Internetzugang für alle Anwenderinnen und Anwender im gesamten Gebiet des Frankreich-Festlandes während eines Jahres bereitzustellen.»

 Abbildung 1 – Funktionsschema der Internetzugangsbereitstellung

Methode der Flüsse vs. Methode des Bestands: Vergleich der Ansätze

Der RCP ISP wendet die Allokation nach der «Methode der Flüsse» an (Abschnitt 3.3.), was zu erheblichen Schwankungen der Auswirkungen von Jahr zu Jahr führen kann. Aus diesem Grund ist die in der LCA üblicherweise verwendete Allokationsmethode die «Methode des Bestands», die die Auswirkungen über die Lebensdauer der Geräte amortisiert. In der Studie werden beide Methoden eingesetzt, um die Ergebnisse zu vergleichen. In dieser Zusammenfassung werden nur die Ergebnisse der «Methode des Bestands» präsentiert.

Festnetz vs. Mobilfunk: welches hat den grösseren Einfluss? Ergebnisse und Vergleiche pro Abonnent

Die Umweltindikatoren

Aus Gründen der Vereinfachung werden hier nur die Indikatoren Klimawandel und Ressourcen-, Metall- und Mineralabbau dargestellt.

• Der Klimawandel wird in Tonnen CO₂-Äquivalent ausgedrückt, abgekürzt t CO₂-Äq.; das Akronym lautet GWP für Global Warming Potential;
• Der Abbau mineralischer und metallischer Ressourcen wird in Tonnen Antimon-Äquivalent ausgedrückt, abgekürzt t Sb-Äq. Dieser Indikator bewertet die aus der Natur entnommene Menge mineralischer und metallischer Ressourcen, als handelte es sich um Antimon; sein Akronym ist ADPe, für Abiotic Depletion Potential (nicht fossil).

Die Studie wurde anhand von 16 Umweltindikatoren durchgeführt.

Festnetz: das Äquivalent der Herstellung von 29,1 Millionen Smartphones

Zusammenfassend entspricht das Festnetz in Frankreich 2022:

• 31,9 Millionen Abonnentinnen und Abonnenten;
• 68 Exabyte (10^18 Byte, 68 Millionen TB) konsumierter Daten;
• Eine Klimawirkung von 1,61 Mt CO₂-Äq.:
  • Mehr als die Summe der Auswirkungen der Sektoren Gesundheit, Bildung und öffentliche Dienstleistungen zusammen (1,1 Mt CO₂-Äq.);
  • Entspricht den direkten CO₂-Emissionen einer Flotte von rund 1,36 Millionen Personenwagen.
• Eine Auswirkung auf den Abbau mineralischer und metallischer Ressourcen von 76,4 t Sb-Äq., was entspricht:
  • Der Herstellung von rund 29,1 Millionen Smartphones;
  • 382 Millionen Tonnen aushubgemäss bewegter Erde.

Mobilfunknetz: das Äquivalent der CO₂-Emissionen von 499’000 Personenwagen

Analog entspricht das Mobilfunknetz:

• 82,6 Millionen Abonnentinnen und Abonnenten;
• 11,2 Exabyte konsumierter Daten;
• Einer Klimawirkung von 0,59 Mt CO₂-Äq., was entspricht:
  • 54% der Auswirkungen der Sektoren Gesundheit, Bildung und öffentliche Dienstleistungen zusammen (1,1 Mt CO₂-Äq.);
  • Den direkten CO₂-Emissionen einer Flotte von rund 499’000 Personenwagen.
• Einer Auswirkung auf den Abbau mineralischer und metallischer Ressourcen von 24,5 t Sb-Äq., was entspricht:
  • Der Auswirkung der Herstellung von 9,3 Millionen Smartphones;
  • 123 Millionen Tonnen aushubgemäss bewegter Erde.

Verteilung der Auswirkungen je Lebenszyklusphase (Herstellung, Nutzung usw.)

Auf nationaler Ebene hat das Festnetz im Mittel 2,3-mal grössere Auswirkungen als das Mobilfunknetz. Es überträgt jedoch sechsmal mehr Daten. Bei der Verteilung nach Lebenszyklusphasen (Abb. 2) konzentrieren sich die Auswirkungen eher in der Herstellung beim Festnetz und in der Nutzung beim Mobilfunknetz.

 

Abbildung 2 – Verteilung der Auswirkungen des Festnetzes je Lebenszyklusphase mit der Methode des Bestands

 

 

Abbildung 3 – Verteilung der Auswirkungen des Mobilfunknetzes je Lebenszyklusphase mit der Methode des Bestands

 

 

Auswirkung pro Abonnent: wie viel CO₂ für 1 GB Daten?

Bei den Auswirkungen pro Jahr und Abonnent kommt die Studie 2022 zu folgenden Ergebnissen:

• Im Mittel verbraucht eine Festnetz-Abonnentin oder ein Festnetz-Abonnent 2’290 GB Daten und hat eine Auswirkung von:
  • 54,1 kg CO₂-Äq.
  • 2,58 g Sb-Äq.
• Im Mittel verbraucht eine Mobilfunk-Abonnentin oder ein Mobilfunk-Abonnent 141 GB Daten und hat eine Auswirkung von:
  • 7,47 kg CO₂-Äq.,
  • 0,31 g Sb-Äq.

Zu beachten ist, dass der Verbrauch beim Festnetz höher ist, da ein Festnetz-Abonnement eine Einzelperson oder einen Haushalt mit mehreren Anwendenden repräsentieren kann. Die einheitlichen Auswirkungen der beiden Netztypen sind daher schwer zu vergleichen. Zur Erinnerung: Das tragfähige jährliche CO₂-Budget pro Person liegt – je nach Methode und angewandten Zielen (planetare Grenzen des JRC oder Pariser Abkommen) – zwischen 800 kg CO₂-Äq. und 2 t CO₂-Äq.

Netz-Zugangsgeräte: warum konzentrieren sie 80% der Auswirkungen?

Sowohl im Festnetz als auch im Mobilfunknetz konzentriert der Bereich der Zugangsgeräte für Anwendende den Grossteil der Auswirkungen für alle Indikatoren (>80%). Dazu zählen die lokale Anschlussschleife (Glasfaser), die Internetboxen für das Festnetz sowie die Funkverstärker (RAN im Schema) und Base Band Units für das Mobilfunknetz. Diese Ergebnisse erklären sich durch das sehr hohe Gerätevolumen dieser Kategorien. Die wichtigsten Resultate lassen sich somit zusammenfassen:

• Mit 31,9 Millionen Abonnentinnen und Abonnenten, die 68 Exabyte Daten konsumieren, hat das Festnetz Emissionen von 1,61 Mt CO₂-Äq. und einen Abbau mineralischer und metallischer Ressourcen von 76,4 t Sb-Äq. verursacht;
• Mit 82,6 Millionen Abonnentinnen und Abonnenten, die 11,2 Exabyte Daten konsumieren, hat das Mobilfunknetz Emissionen von 0,59 Mt CO₂-Äq. und einen Abbau mineralischer und metallischer Ressourcen von 24,5 t Sb-Äq. verursacht;
• Auf globaler Ebene hat das Festnetz im Mittel 2,3-mal grössere Auswirkungen als das Mobilfunknetz (diese Zahl ist absolut zu verstehen, unter Berücksichtigung, dass beide Dienste unterschiedlich sind);
• Es sind die Geräte für die Verbindung der Anwendenden mit dem Netz, die für beide Netztypen und sämtliche Indikatoren den Grossteil der Auswirkungen ausmachen.

Die Herausforderungen der Bewertung: fehlende Daten und Näherungen

Es handelt sich um die erste Analyse, die ausschliesslich auf das Netz auf französischer Ebene – oder eines anderen Landes – fokussiert ist und diese LCA-Methode anwendet. Sie ermöglicht ein detailliertes Verständnis der Infrastruktur und der Modellierung des Netzes. Einige Aspekte sind jedoch weniger gut erfasst und wurden daher näherungsweise behandelt oder ausgeschlossen.

Welche Geräte und Netze wurden ausgeschlossen?

Die wichtigsten Einschränkungen sind:

• Der Ausschluss mehrerer Kategorien mobiler Geräte wegen fehlender Lebenszyklusdaten. Spezifische Modellierungen oder Näherungen wurden vorgenommen.
• Der Ausschluss bestimmter Netztypen wegen fehlender charakterisierender Daten – insbesondere der drahtlosen festen Zugangsverbindungen (FWA) und des Internetzugangs über Satellit. Dies unterschätzt die Gesamtauswirkungen des Netzes.
• Die Unsicherheiten bei der Anzahl der Geräte und ihrer Lebensdauer aufgrund von Schwierigkeiten der Anbieter bei der Datenerhebung. Wo nötig, wurden Schätzungen verwendet.

10 Schlüsselmassnahmen zur Reduktion der Umweltauswirkungen der Internetnetze – Empfehlungen der ADEME

Mit dieser Studie schlägt die ADEME zehn erste prioritäre Aktionsfelder für den Staat, die Anbieter und die Anwenderinnen und Anwender vor, um die Umweltauswirkungen der Festnetz- und Mobilfunknetze zu reduzieren.

3 Schlüsselmassnahmen für Anwendende, um den Datenverbrauch zu reduzieren

• Den eigenen Datenverbrauch begrenzen, indem digitale Suffizienz priorisiert wird. Steigender Datenverkehr kann die Installation oder den Ausbau von Netzgeräten erforderlich machen. Die wichtigsten Hebel sind:
  • Den Konsum von Online-Videos reduzieren
  • Vermeiden, in (sehr) hoher Auflösung zu schauen oder zu filmen
  • In Nachrichten und Beiträgen in sozialen Netzwerken zuerst Text, dann Fotos und erst dann Videos bevorzugen.

Die digitale Suffizienz

• Die Mobilfunknetze für Anwendungen mit geringem Datenbedarf reservieren. Für Anwendungen mit hohem Datenverbrauch sollten die Festnetze bevorzugt werden.

Internetbox: Warum und wie sollte man sie gemeinsam nutzen oder ausschalten?

• Die Umweltauswirkungen der eigenen Internetbox begrenzen. Mehr als die Hälfte des CO2-Fussabdrucks des Festnetzes stammt von den Boxen. Zwei Hebel sind besonders wirksam, um diese Auswirkungen zu reduzieren:
  • Die Box stärker gemeinsam zu nutzen
  • Die Box systematisch auszuschalten, wenn sie nicht genutzt wird, kann die Auswirkung der Nutzung halbieren.

Sämtliche Empfehlungen finden sich in der vollständigen Studie. Auch wenn die Studie sich auf Frankreich bezieht, liefert sie interessante Anhaltspunkte für Länder mit einer ähnlichen Netzinfrastruktur (etwa hinsichtlich des Glasfaser-Ausbaugrads im Vergleich zu ADSL). Die Auswirkungen der Netze hängen jedoch auch von zahlreichen weiteren Faktoren ab – wie Bevölkerungsdichte und -verteilung, Geografie, politischen Entscheidungen usw. –, die den Ausbau eines Netzes (Festnetz, Mobilfunk, Satellit usw.) sowie die Netztechnologie (ADSL oder Glasfaser usw.) beeinflussen. Die Übertragung der Ergebnisse ist daher eine komplexe Aufgabe.