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Nachhaltige Rechenzentren Digital wird besser

Die zunehmende Digitalisierung hinterlässt einen gewaltigen CO₂-Fußabdruck. Nachhaltige Konzepte für Rechenzentren setzen auf energieeffiziente Lösungen. Der Weg zu einer grünen IT hat gerade erst begonnen.
Leibnitz Rechenzentrum in Bayern: Gewaltige Rechenleistung, gewaltiger Stromverbrauch

Leibnitz Rechenzentrum in Bayern: Gewaltige Rechenleistung, gewaltiger Stromverbrauch

Foto: Veronika Hohenegger / DPA

Zoom-Meetings statt Geschäftsreisen – eine gute digitale Infrastruktur bildet die Basis, damit nicht nur die Kommunikation, sondern auch die globalen Liefer- und Wertschöpfungsketten zuverlässig funktionieren. Doch diese Technologien kosten eine Menge Energie. Vor allem bei den Rechenzentren ist der Stromverbrauch hoch, deren Anteil macht mittlerweile rund 3 Prozent des Gesamtverbrauchs aus – mit steigender Tendenz. Deshalb geraten nun auch die Serverfarmen in den Fokus der Debatte um eine verbesserte Energieeffizienz.

Videokonferenzen, E-Commerce und Cloud-Services machen in vielen Fällen klimaschädliches Reisen überflüssig. Zugleich haben die elektronischen Dienste einen gewaltigen Energiebedarf. Verlässliche Zahlen für den Gesamtstromverbrauch von Rechenzentren gibt es kaum, zu vage sind oftmals die Angaben der Betreiber, vor allem aus Wettbewerbs-, aber auch aus Sicherheitsgründen. Studien dazu orientieren sich deshalb meist an der Anzahl verkaufter Server und anderer IT-Hardware. Für das Jahr 2021 wird hier laut einer Untersuchung des Borderstep Instituts für Innovation und Nachhaltigkeit ein Verbrauch von etwa 16 Milliarden Kilowattstunden Strom erwartet - und das alleine für Deutschland.

Ampelregierung will klimaneutrale Rechenzentren bis zum Jahr 2027

Der Veränderungsdruck ist also hoch. So war es bei der Weltklimakonferenz COP26 im schottischen Glasgow Konsens, dass auch die IT-Branche einen wesentlichen Beitrag für einen geringeren weltweiten CO₂-Ausstoß leisten muss. Und in Deutschland sollen neue Rechenzentren schon bis zum Jahr 2027 klimaneutral betrieben werden, heißt es im Koalitionsvertrag der neuen Bunderegierung. Doch die Leistungsanforderungen an die Rechenzentren werden durch das Voranschreiten der Digitalisierung auch in den kommenden Jahren weiter zunehmen – wie lässt sich dabei das Ziel erreichen, möglichst nachhaltig zu agieren?

Photovoltaik und Windkraft für die Serverfarmen

Es gibt hier gleich mehrere Ansätze. Schon jetzt beziehen viele Rechenzentren ihren Strom aus regenerativen Energien, vor allem aus der Nutzung von Solar- und Windkraftanlagen. Bis zum Jahr 2030 soll deren Anteil an der Stromerzeugung in Europa laut einer aktuellen Studie des Forschungsunternehmen Bloomberg NEF in Zusammenarbeit mit dem irischen Energiemanagementanalysten Eaton  bereits 60 Prozent betragen. Für Server, die besonders auf eine unterbrechungsfreie Stromversorgung angewiesen sind, empfehlen die Experten daher den Einsatz von Notstromgeneratoren und die Erzeugung von Backups, um bei der Nutzung regenerativer Energien nicht durch mögliche Volatilitäten störanfällig zu sein.

Energie aus der Abwärme von Rechenzentren weitergeben

Darüber hinaus gibt es weitere Wege, die für mehr Nachhaltigkeit sorgen. So kann die Wärme, die Rechenzentren nahezu durchgehend erzeugen, zum Heizen von Gebäuden genutzt werden. Hier pocht der Branchenverband der deutschen Informations- und Telekommunikationsbranche (Bitkom) auf ein europaweit einheitliches Energielabel: "Deutschland sollte sich für bessere Rahmenbedingungen zur Nutzung von Abwärme aus Rechenzentren einsetzen, um sie attraktiver als fossile Primärenergie zu machen", heißt es in einer Bitkom-Stellungnahme "Digitalisierung & Nachhaltigkeit" zur neuen Legislaturperiode . Für die Aufrüstung älterer Rechenzentren mit energieeffizienteren Technologien werde demnach ein bundesweites Förderprogramm benötigt.

Stromverbrauch durch neue Kühlsysteme senken

Auch beim Einsatz der Kühlsysteme in Rechenzentren gibt es ein hohes Verbesserungspotenzial. So müssen die Rechner für den Betrieb konstant auf einer "Wohlfühltemperatur" gehalten werden – rund ein Drittel des Stromverbrauchs fiel bislang dafür an. Durch ein effizienteren Prozessormanagement kann der notwendige Energieeinsatz mittlerweile jedoch deutlich gesenkt werden. Eine erhöhte Kühlwirkung wird zudem erzielt, wenn das genutzte Kühlwasser über sogenannte Mikrokanäle näher an die Prozessoren herangeführt wird.

Rechenzentren können als Energiespeicher dienen

Der Nachteil hoher Volatilitäten für die Stabilität der Stromversorgung aus erneuerbaren Energien bietet auch Chancen. Wenn Solaranlagen und Windräder zwischenzeitlich mehr Strom erzeugen, als aktuell benötigt wird, kann diese Energie gespeichert werden. Das ist über Batterieanlagen auch in Rechenzentren möglich. In den Backup-Systemen kann dieser Strom eingespeist und später wieder abgerufen werden. Dies kommt dann auch dem gesamten Stromnetz zugute, sodass Videokonferenzen oder Streamingdienste auch künftig stabil laufen, dabei aber deutlich nachhaltiger als bislang die CO₂-Bilanz schonen.

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