Streaming ist ein Energieverschwender – 3 Alternativen

Streaming ist ein Energiefresser und verursacht viel CO2. Schon öfter habe ich mir über dieses Thema Gedanken gemacht, doch ich möchte heute meine Gedanken in diesem Beitrag aufschreiben und mit Denkanstößen zur Lösung anregen.

Wie es nun mal so ist, kann man sich bei den Studien aussuchen, welcher man eher Vertrauen schenkt, denn auch Studien werden von Menschen gemacht, machen Rechenfehler, andere haben vielleicht nur das Verständnis rund um CO2, jedoch nicht das tiefere Verständnis im IT-Bereich, um alle Punkte korrekt zusammenzuzählen.

Ich verhalte mich hierbei neutral und werde keine der Studien als weniger relevant oder falsch bezeichnen, sondern werde für ggf. Berechnungen, die Daten von der internationalen Energieagentur (IEA) verwenden.

Das Problem

Alles was Energie benötigt, verursacht Stand 2023, leider auch CO2, da wir technisch nicht in der Lage sind, Streaming vollständig durch regenerative Energien zu decken, selbst wenn wir nur Kernkraft hätten um Nachts die regenerativen zu unterstützen, jedes Rechenzentrum das am Stromnetz hängt, erhält den Strommix, heißt, jedes Kraftwerk, welches mit fossilen Energien betrieben wird, hat einen Anteil in der produzierten kWh. Das heißt, in jeder produzierten kWh wird man immer noch ein paar Gramm CO2 finden.

Das Problem hier ist nun, dass wir mit dem Streaming uns nicht nur auf den Server konzentrieren müssten, sondern quasi auch den Weg bis zum Client, über Proxyserver, Edge Server, Caching etc. all das hat einen Energieverbrauch und da dieser international verbunden sind, jedoch in jedem Land einen anderen Strommix erhalten, kann der 1. Server zwar zum Beispiel von Google, mit regenerativen Energien betrieben werden und kein CO2 verursachen, jedoch sobald man dann zum Beispiel, in Deutschland einen Server zur Weiterleitung hat, dann nutzt dieser den Strommix aus Deutschland für die Weiterleitung, dieser CO2 Anteil fällt zusätzlich an.

In diesem Screenshot habe ich einen Routenverfolgung durchgeführt, wo überall eine Anfrage zu YouTube weitergeleitet wird, natürlich hängt das mit Googles internationale Rechenzentren zusammen und den Edge Servern, zeigt, aber wo überall eine Anfrage zu YouTube weitergeleitet wird.

Man sieht hierbei, dass eine Anfrage aus der Tschechischen Republik durch mehrere Länder geht und entsprechend jedes Land einen anderen CO2 Abdruck hat, welches sich zum CO2 Abdruck hinzuaddiert:

Der Versuch zeigt YouTube, sinnvoller wäre natürlich Streamingdienste wie Netflix oder Amazon Prime Video, da hat die Routen Nachverfolgung leider nicht funktioniert. Aus diesem Grund belasse ich es beim YouTube Beispiel.

Der aktuelle Stand

Es gibt mehrere Organisationen, welche Studien erstellen, ich habe mich hier für die internationale Energieagentur entschieden, da diese das Knowhow rund um die internationale Energieproduktion haben und somit meiner Meinung nach, am besten die CO2 Menge errechnen kann.

Laut IEA wird geschätzt, dass man pro Stunde Video Streaming im Jahr 2019, auf 36g CO2 kommt. Auch wenn andere populäre Medien von anderen Zahlen sprechen, basieren deren Artikel auf eine Studie von The Shift Project, diese haben aber einen Bit/Byte Umrechnungsfehler gehabt und einen folgenschweren Fehler begannen, denn 1 Byte entspricht 8 Bit, bzw. 8 Bit entsprechen 1 Byte und das führte dazu, dass die Berechnung von 8-mal höheren Co2 Abdruck ausgegangen ist, man von 1,6kg Co2 für 30 Minuten Streaming, nach der Korrektur auf 0,2kg Co2 pro 30 Minuten Streaming im Jahr 2018 kommt.

A number of recent media articles, including in the New York Post, CBC, Yahoo, DW, Gizmodo, Phys.org and BigThink, have repeated a claim that “the emissions generated by watching 30 minutes of Netflix [1.6 kg of CO2] is the same as driving almost 4 miles”.

The figures come from a July 2019 report by the Shift Project, a French thinktank, on the “unsustainable and growing impact” of online video. The report said streaming was responsible for more than 300m tonnes of CO2 (MtCO2) in 2018, equivalent to emissions from France. The Shift Project published a follow-up article in June 2020 to correct a bit/byte conversion error, revising the original “1.6kg per half hour” quote downwards by 8-fold to 0.2kg per half hour.

Source: IEA (The carbon footprint of streaming video: fact-checking the headlines)

0,2kg ~ 200g CO2 für 30 Minuten Streaming ist aber auch noch einiges an Menge, aber durch Modernisierungen und bessere und effizientere Technologien, wie bessere Prozessoren, effizienteren Speichern um pro Speichermodul, sei es HDD,SSD, oder auch NVMe, mehr Daten speichern kann, reduziert dies auch den Strombedarf. So dass man nun bei 36g CO2 pro 1 Stunde Streaming liegt.

Leider kann man sich auf diesen kleinen Wert nicht ausruhen, denn der Konsum von Streaming Diensten steigt, allein Netflix hat in den USA während der Covid Quarantäne/Lockdown einen großen Zulauf an Nutzern gehabt:

Netflix surpassed YouTube as the most-watched service in 2018, with an average viewing time of 23.2 minutes daily.

In 2019, the platform’s users spent two hours per day on average watching Netflix. On top of that, the corona lockdowns the following year caused a 61% increase in streaming. Netflix viewership statistics show that the average user streamed around 3.2 hours per day during the quarantine. This equals 203,840,000 hours per day watched if we take into account all users. And these are solely statistics for US users.

(KilltheCableBill, eMarketer)

Source: truelist.co (Netflix Statistics – 2023)

203.840.000 Stunden, 203 Millionen 840 Tausend Stunden. Diese Anzahl an Stunden wurden 2019 nur von den US Netflix Nutzern konsumiert, PRO TAG!

Kalkulation

203.840.000 Stunden x 36g CO2 pro Streaming Stunde = 7.338.240 kg ~ 7,3 Millionen kg CO2 ~ 7338,24 Tonnen CO2 pro Tag

Man sieht, selbst bei diesem geringen CO2 Abdruck pro Stunde Streaming, summiert sich eine stattliche Summe an CO2, wenn viele Menschen dies nutzen.

Kann Streaming auf dieser Weise skalieren?

Angenommen, wir haben 8 Milliarden Menschen, und jeder Mensch konsumiert Streaming Dienste, jetzt sagen wir im Beispiel, dass jeder dieser 8 Milliarden Menschen 1 Stunde pro Tag einen Film schaut.

8.000.000.000 Stunden x 36g CO2 (0,036kg) pro Streaming Stunde = 288 Millionen Kg CO2 pro Tag

Okay, das ist ziemlich hoch, rechnen wir dasselbe optimistischer, und sagen wir, dass wir mehr regenerative Energien nutzen und Kernkraft damit auch Nachts genug Strom stabil ist und der Einsatz fossiler Energien zurückgeht. Gehen wir optimistisch von 5g CO2 pro Streaming Stunde aus.

8.000.000.000 Stunden x 5g CO2 (0,005kg) pro Streaming Stunde = 40 Millionen Kg CO2 pro Tag (Bei 1gCO2 pro Stunde pro Tag = 8 Millionen Kg CO2 pro Tag)

Man sieht, selbst wenn wir den Co2 Abdruck drastisch reduzieren würden, wird das Streaming es unmöglich machen, kein CO2 zu verursachen und somit dennoch tagtäglich Auswirkungen auf den internationalen CO2 Abdruck haben und das ist ein Problem.

Streaming abschaffen?

Streaming abschaffen halte ich für realitätsfern, und ob weltweit jeder Menschen täglich einen Stream von 1 Stunde, ist ebenfalls nicht realistisch, jedoch gleicht sich das wiederum raus, wenn einzelne Menschen mehrere Stunden am Tag Streams schauen, zeigt aber das Problem, denn der Konsum wird nicht stoppen und ein Verbot oder Abschaffung wird nicht funktionieren.

Ich sehe hier die Möglichkeit, dass man diese Preise dermaßen erhöht, dass nur noch die besser verdienenden sich Streaming leisten können werden, wodurch die Anzahl der Nutzer zurückgeht.

Das Problem ist, diese Annahme ist ebenfalls realitätsfern, da die Menschen dann illegale Wege finden an Filme zu kommen und entsprechend illegale Seiten für den Konsum suchen und finden werden. Bereits heute steigt die Anzahl an illegalen Seiten, weil die Menschen eben nicht bereit sind, für mehr als einen Anbieter im Großen und Ganzen, für das Streaming von Filmen oder Serien, zu zahlen.

Und es ist ebenfalls realitätsfern zu glauben, dass man diese Seiten alle offline nehmen können wird.

Downloads als Lösung?

Eine Lösung dieses Problem zu lösen, wäre der Download von Videoinhalten, der Vorteil ist, dass die Rechenleistung und Verarbeitung auf dem Server des Anbieters entfällt, da quasi nur ein Datendownload stattfinden würde, und der Ressourcenverbrauch von Strom entfällt dann auf der Clientseite, sei es der Desktopcomputer, Smartphone oder SmartTV.

Man würde also die Server lediglich für die Bereitstellung der Downloads anbieten und mit einer einfachen Weboberfläche mit Index die Downloads auffindbar machen. Problem ist hierbei jedoch, viele Menschen schauen sich einen Film/Serie nur einmal an, man würde also mehr Speicherplatz lokal brauchen, um diese Downloads ggf. für einen späteren Zeitpunkt vorzuhalten.

Monetarisierung beim Download Modell

Ein Problem, das man hat, man bezahlt heute ein Abo um quasi Zugang zu tausenden Streams zu erhalten, und je mehr man zahlt, desto mehr Qualität etc. bekommt man. Modelle wie bei Amazon Prime, wo man schon ein Abo hat, und man noch extra für einzelne Filme bezahlen muss, oder bei Google Play Filme & Serien für das einzelne anschauen zu bezahlen, ist für mich persönlich wenig attraktiv, zum einen gibt es keinen reinen Download der Datei und der Kauf ist einem Nutzerkonto zugeordnet, man kann es auch nicht Offline schauen, zumindest war das mein letzter Stand (habe schon seit Jahren bei Google Play Filme & Serien nichts mehr gekauft).

Eine Idee wäre es, dass man weiterhin das Abo Modell beibehält, der Nutzer aber den Download nur schauen kann, wenn ein Token/Passwort im System hinterlegt wurde, welches den Anbieter über das Internet kontaktiert und dieser die Validität sowie das Gerät überprüft. Man könnte auf diese Weise zumindest über seinen Netflix Account dann beim wechsel des Computers, einfach den neuen hinzufügen und den Download dann im offline Player abspielen.

Man könnte aber auch hier Raubkopien erschaffen, wie es nun mal auch bei Streams ist, einfach ein Screen Recorder aktivieren und das Video aufnehmen 🤷‍♂️🤷‍♂️🤷‍♂️

BitTorrent – mehr als nur Raubkopien

Schon in meinen Jungen Jahren waren ich von BitTorrent fasziniert, kommt doch gerade diese Technologie dem Internet als dezentrales System eigentlich am nächsten, als das, was wir heute als Internet bezeichnen.

Aufbau

BitTorrent ist ein Protokoll zum effizienten Teilen großer Dateien über das Internet. Es wurde im Jahr 2001 von Bram Cohen entwickelt und hat sich seitdem als beliebtes Peer-to-Peer-Protokoll etabliert.

Das BitTorrent-Protokoll basiert auf dem Konzept der Peer-to-Peer-Verbindung, bei der jede Person, die eine Datei herunterlädt, auch gleichzeitig die Datei an andere Personen weitergibt. Dies ermöglicht ein schnelleres Herunterladen, da die Last auf mehrere Personen verteilt wird und nicht nur auf einem einzelnen Server.

Ein Torrent-Datei ist eine kleine Datei, die Informationen über die zu teilende Datei und den Tracker enthält. Der Tracker ist ein Server, der die Verbindung zwischen den Peers koordiniert und Informationen über den Status des Downloads speichert.

Beispiel

Man kann also zwischen 24-48% den CO2 Fußabdruck durch P2P Sharing Technologien wie BitTorrent reduzieren, jedoch entfällt hierbei die Kontrollinstanz um ein Film beim einzelnen Kunden zu monetariesieren, bzw. man müsste wie beim Download die Abspielbarkeit an ein Nutzerkonto und dem jeweils freigegebenen Gerät, binden.

Ob die Film und Musik Industrie sich auf den Erzfeind BitTorrent zum Wohle des Klimaschutzes einlassen würde? Ich wette eher das ich morgen Millionär werden würde, als das ich diese Wette bereit wäre einzugehen….

Back to the Roots – die DVD als Lösung?

Streaming ist nicht gut, Downloads wird man dafür wohl eher nicht nutzen wollen und BitTorrent wird Hollywood nicht mal mit der Kneifzange anfassen. Was bleibt dann eigentlich noch für eine Lösung? Die Digital Video Disc / Digital versatile Disc (je nach dem wen man fragt und es interpretiert). Ja, die DVD bzw. der moderne Pendant, die Blu-ray Disc wären die bessere Lösung.

Die DVD hat eine hohe Lebensdauer von 10-100 Jahre, je nach Lagerung, kann zwischen 4,7-8,5 Gigabyte speichern.

Die Blu-ray Disc hat eine Lebensdauer von 30-50 Jahre, kann 50-128 Gigabyte speichern, im Labor sogar 500 Gigabyte.

Wäre doch sinnvoller, wenn man mehrere Filme auf eine Blu-ray Disc brennen lassen kann, spart Ressourcen und Strom wenn man sich diese wieder ansehen möchte.

Der Film Avatar – Aufbruch nach Pandora* aus dem Jahr 2009 gibt es auf Blu-Ray Disc, für im Schnitt 7-12,99€. Dieser hat es auch als DVD* auf den Markt geschafft, jedoch nicht in der 4,7 GB sondern in der 8,5 GB DVD Variante, wovon 7,2 GB für den Film verwendet wurden.

Wenn man nun nachrechnet und diesen Film streamen würde, muss man mit folgenden Qualitätsstufen rechnen:

HD 720p Video at 4,000kbps (4Mbps)
4,000kbps => 4Mbps => 0.4768 MB/second * 3600 = 1.676 GB/hour

HD 1080p Video at 8,000kbps (8Mbps)
8,000kbps => 8Mbps => 0.9537 MB/second * 3600 = 3.353 GB/hour

4K Ultra HD at 14,000kbps (14Mbps)
14,000kbps => 14Mbps => 1.6689 MB/second * 3600 = 5.867 GB/hour

Der Film läuft in der Extended Cut Fassung 178 Minuten, basierend auf den Daten von dollarpeak.com, ergibt sich folgendes:

HD 720p -> 178 Minuten x 60 = 10.680 Sekunden x 0,4768 MB = 5,09 Gigabyte

HD 1080p -> 178 Minuten x 60 = 10.680 Sekunden x 0,9537 MB = 10,185 Gigabyte

4K Ultra HD -> 178 Minuten x 60 = 10.680 Sekunden x 1,6689 MB = 17,823 Gigabyte

Man sieht, das mit jeder höheren Auflösung, der Datenverbrauch für das Streaming sich verdoppelt oder gegenüber 720p zu 4K mehr als verdreifacht.

Die IEA hat aber auch beim Thema Bitrate un Auflösung entsprechende Zahlen vorgelegt:

The original “1.6kg per half hour” claim overestimated bitrate, the amount of data transferred each second during streaming, apparently assuming a figure of 24 megabits per second (Mbps), equivalent to 10.8 gigabytes (GB) per hour. This was six times higher than the global average bitrate for Netflix in 2019 (around 4.1 Mbps or 1.9 GB/hr, excluding cellular networks) and more than triple the transfer rate of high-definition (HD, 3 GB/hr). Other typical transfer rates are 7 GB/hr for ultra-high definition (UHD/4K), 0.7 GB/hr for standard definition (SD) and 0.25 GB/hr for mobile.

Source: IEA (The carbon footprint of streaming video: fact-checking the headlines)

Mit 3 GB pro Stunde und Avatar geht fast 3 Stunden, kommen wir schon an die 10 GB in HD 1080p beim streamen heran.

Die Hohe Auflösung bei Netflix in der Standartauflösung ist logisch betrachtet 720p, welche 1GB pro Stunde verbraucht. Die Hohe Auflösung in HD bis zu 3GB wäre dann 1080p HD und 4K bis zu 7GB.

Wenn 30 Minuten 0,2kg CO2 verursachen, dann produziert 1 Minute Streaming 0,2kg/30 Minuten  / 30 Minuten = 0,006kg ~ 6g CO2/Minute.

6g CO2 x 178 Minuten = 1,068 ~ 1,1kg CO2

Das heißt, sollten die Zahlen stimmen, das für ein Film wie Avatar – Aufbruch nach Pandora, welcher 178 Minuten geht, würde man um die 1kg CO2 verursachen. Wenn man eine andere Rechenweise verwendet, nämlich CO2 pro übertragene Gigabyte, käme man auf 0,49 kg CO2.

Genauere Daten wird man wahrscheinlich auch nicht bekommen, aber zum rechnen in der Theorie reicht es.

Nehmen wir an, man möchte ein solchen Film einmal pro Jahr schauen, dann würde man das über 40x im Leben machen (Annahme man ist 20 und schaut den selben Film bis 60), dann würde man 44 kg CO2 in dieser Zeit durch das schauen diesen Films verursachen (Natürlich gebe es da auch technische Weiterentwicklung und bessere Kompression Codecs etc.).

Laut einem Artikel von 2009 Carbon Footprint of a DVD, (etwas neueres habe ich dazu traurigerweise nicht finden können) spricht man von 1,02 Lbs pro DVD, Lbs bedeutet Pfund, wäre umgerechnet 0,48kg CO2 pro DVD.

Das heißt, wenn man die DVD in der Produktion und dem Vertrieb mit 0,48kg CO2 dem streamen gegenüberstellt, verursacht das Streaming 0,49 – 1 Kg CO2 pro Aufruf.

Das heißt, wenn ich mich auf diese Daten stütze, lohnt sich die DVD, bereits bevor man streamt, und je nach Betrachtung, spart man mit jedem ansehen der DVD, die doppelte Menge ein, die man sonst beim Streamen an CO2 verursachen würde.

Fairerweise hier noch die Verlinkung zum Artikel Comparison between digital and physical delivery

Laut Treehugger.com, hängt es auch klar davon ab, was man nun mit einrechnet, welche Qualität man sich ansieht, aber auch wie oft und vor allem wie die Beschaffung aussieht, wenn man nun extra mit dem Auto fährt um eine DVD zu kaufen, ist der CO2 Fußabdruck größer, als wenn man es per Post bestellt.

Den deutsch-tschechoslowakischen Weihnachtsklassiker Drei Haselnüsse für Aschenbrödel (1973)*, schaut man sich eigentlich jedes Jahr an, und ist mit 915 Mb, aufgrund der damaligen geringen Auflösung, selbst so klein, das eine 4,7Gb DVD, neben diesem Film, noch mit 3-4 weiteren aus dieser Zeit beschrieben werden könnte. Stand März 2023, kann man den Film noch bei der MediathekWebView von der ARD Mediathek sich anschauen, und da sieht man dann die 915 Mb

Fazit: Was heißt das jetzt?

Ich selbst bin unvoreingenommen an diesen Artikel ran getreten, einfach weil mich das Thema interessiert hat und welche Lösungen man umsetzen könnte, von den Daten her, ist die DVD der Sieger, doch warum hat man die DVD ins Abseits geschickt? Vielleicht hätte man auch der EcoDisc / EcoDisc eine Chance geben können, welche 52% weniger CO2 verursacht.

Der Mensch ist hier wohl selbst schuld, denn bequemlichkeit hat einen Preis und es ist nun mal bequemer überall und mobile einen Film oder Serie parallel zu schauen, falls jemand den Fernseher blockiert und niemand würde freiwillig das aufgeben wollen, um wieder DVD´s im Regal raus zu suchen und per Hand immer zu wechseln.

Wenn man die Blockbuster Filmverleiher moderner und effizienter gemacht hätte, vielleicht hätten diese dann auch noch eine Chance gehabt, denn das leihen von DVDs/Blurays ist ökologischer und spart mehr Ressourcen ein, als für die Produktion gebraucht werden würde, wenn jeder einen Film Zuhause im Schrank haben möchte.

Vielleicht sollte man darüber noch mal nachdenken, zumindest, wenn man das mit dem Klimaschutz ernst meint, denn der Konsum von Streaming Inhalten wird weiter steigen, dementsprechend auch der Strombedarf und man wird auf der Serverseite nicht unenedlich weiter optimieren können. Und auch wenn manche Seiten schreiben das Streaming nun besser sei, das kann durchaus sein, hängt es vom Kontext der Betrachtung ab. Ich pachte nicht die Wahrheit und denke man kann an den Kalkulationen die genauigkeit sicherlich verbessern.

Vielleicht wäre eine alternative Zukunft gewesen, das man sich Online zum Abend einen Film bestellt und dieser per Fahrrad geliefert wird. Wer weiß schon wie die Welt sich anders entwickeln könnte. Zumindest denke ich nicht, das Streaming auf dauer weiter so gehen wird, zu kostbar ist die Ressource Strom, zumindest hat die EU mit der neuen Öko Design Richtlinie welche am 1. März 2023 inkraft trat schon mal die Größe von Fernsehgeräten künstlich eingeschränkt, denn je mehr Zoll, desto mehr Strom wird gebraucht um für Helligkeit zu sorgen, somit werden Fernsehgeräte welche in die Energieerffizienzklasse G fallen verboten. Ob das aber der richtige Weg ist oder Unternehmen wieder zu mehr Investionen fordert, das werden wir sehen.

EU Ecodesign and Energy Labelling Working Plan 2022-2024

EU About the energy label and ecodesign

Weiterführende Quellen:

Factcheck: What is the carbon footprint of streaming video on Netflix?

Netflix Statistics – 2023

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