Bitkom-Studie zu Rechenzentren und ihre aktuelle Entwicklung Datacenter in Deutschland: Mehr Daten – mehr Strom?

Das größte Potenzial zur CO₂-Reduktion liegt bei Rechenzentren in der Abwärmenutzung. Das ist eines der Ergebnisse der Bitkom-Studie „Rechenzentren in Deutschland“, die der Branchenverband gestern vorgestellt hat. Gedacht ist vor allem an eine Fernwärme in städtischen Ballungszentren. Doch die Netze und Abnehmer fehlen. Bitkom-Hauptgeschäftsführer Bernhard Rohleder sagt: „Es braucht eine politische Flankierung.“

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Netzwerk energieeffiziente Rechenzentren - NeRZ, Borderstep Institut

Bitkom e.V.

Im Prinzip weiß jeder; die IT-Leistung ist in den vergangenen Jahren gestiegen. Das Borderstep Institut, das im Wesentlichen die Studie für den Bitkom e. V. erstellt hat, ermittelt dass die Datacenter-Kapazitäten gemessen an der IT-Leistung zwischen 2010 und 2020 um 84 Prozent gestiegen sind. Nach seiner Prognose werden sie auch weiterhin steigen, voraussichtlich bis 2025 um rund 30 Prozent.

Gut für die Umwelt: Der Energiebedarf deutscher Rechenzentren und Serverräume ist zwar auch gestiegen, von 10,5 Milliarden Kilowattstunden (kWh) im Jahr 2010 auf 16 Milliarden kWh im Jahr 2020 – was einem Anteil von 0,6 Prozent am Gesamtenergieverbrauch desselben Jahres in Deutschland entspricht, doch seit 2018 sind die Treibhausgasemissionen rückläufig. Mit rund 6 Millionen Tonnen CO₂ haben sie im Jahr 2020 wieder auf dem gleichen Niveau wie 2010 gelegen.

Doch, wer jubeln wollte, sollte es lassen; denn der Strombedarf von Rechenzentren dürfte bis 2030 ansteigen, abhängig von den Effizienzanstrengungen der Betreiber sowie vom Wachstum der Rechenzentrums-Kapazitäten in Deutschland. Die Studie hält einen durchschnittlichen Bedarfszuwachs von rund 3,5 bis 5 Prozent pro Jahr auf 23 bis 29 Milliarden kWh im Jahr 2030 für möglich.

Was sind Rechenzentren?

Als Rechenzentrum gehen bei der Studie Sites durch, die mindestens zehn Racks betreiben beziehungsweise mindestens 40 Kilowattstunden (kWh) an IT-Abschlussleistung benötigen, eine Größenordnung, über die Unternehmen mit mindestens 2.000 Mitarbeitern benötigen. Davon gibt es laut Untersuchung rund 3.000 in Deutschland. Dazu kommen rund 47.000 kleinere Installationen.

Treiber des Mehrbedarfs an Rechenzentrumskapazität sind in der Vergangenheit die Cloud-Dienste gewesen. Zwischen 2016 und 2021 hat sich der Bedarf im Cloud Computing um 150 Prozent erhöht. Der Bedarf an Kapazitäten in traditionellen Enterprise-Rechenzentren hat derweil nahezu stagniert. Mit anderen Worten: Der Anteil der Cloud-Rechenzentren an den Rechenzentrumskapazitäten in Deutschland ist zwischen 2016 und 2021 von 20 Prozent auf 33 Prozent angestiegen.

Und der Trend setzt sich fort: Cloud Computing wird sich nach den Prognosen in der Studie bis 2025 zum dominierenden Bereitstellungsmodell entwickeln und mehr als die Hälfte der Kapazitäten ausmachen.

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Allerdings werden hierzulande auch traditionelle Rechenzentren weiter betrieben, wenngleich mit leicht abnehmendem Anteil. Auch die repräsentative Unternehmensbefragung für die Studie zeigt, dass trotz des starken Wachstums von public- und private Cloud-Angeboten, sowie des Co-Location-Angebots, bislang nur wenige Unternehmen planen, ihre eigenen Rechenzentren abzubauen. Nur 5,3 Prozent der Unternehmen, die aktuell ein Rechenzentrum betreiben, gehen davon aus, dass sie in drei Jahren über kein eigenes mehr verfügen.

Doch die Studienmacher sehen diese Angabe kritisch: „Auffällig ist allerdings, dass die Zahl derjenigen, die keine Angabe über den zukünftigen Betrieb von Rechenzentren machen können oder wollen, bei über 40 Prozent liegt. Dieser Anteil ist mehr als doppelt so hoch wie der Anteil der Unternehmen, die keine Angaben zum aktuellen Betrieb von Rechenzentren machen können/wollen“, heißt es.

Noch weitgehend unkalkulierbar sind die Auswirkungen des Edge Computing und das Aufpoppen von Edge-Rechenzentren, die dort entstehen, wo Daten generiert werden und aufgrund mangelnder Toleranz für Latenzen auch verarbeitet werden müssen. Bisher ist weder klar, ob deren Energiebilanz immer ungünstiger ist als die der Cloud-Anbieter, noch welchen Anteil sie am Marktgeschehen überhaupt haben werden. „Es geht ja erst los“, sagt Rohleder (siehe: Abbildung7).

Co-Location und Hyperscaler

Insgesamt gilt nicht mehr und größer. Die steigende Leistungsdichte in Rechenzentren führt dazu,

dass die IT-Flächen in Summe nicht weiter ansteigen. Das aber heißt auch, dass sich die IT-Fläche als Maß zur Beschreibung der Entwicklung von Datacenter-Kapazitäten deshalb nur noch bedingt eignet.

Die Betreiber von Co-Location-Rechenzentren sehen trotzdem sonnigen Zeiten entgegen. Laut Studie steigt der Anteil an den IT-Kapazitäten deutlich. Schon jetzt nutzen mindestens 10.000 Unternehmen Co-Location-Services, so dass der Anteil an den Rechenzentrumskapazitäten im Jahr 2020 bereits 40 Prozent betragen hat. Die Studienmacher gehen davon aus, dass bis 2025 der Anteil auf 50 Prozent steigen wird. Ihre attraktivste Kundschaft: die Hyperscaler. Umgekehrt „scheint sich ein Trend abzuzeichnen, dass Hyperscale-Cloud-Anbieter künftig mehr auf Whole-Sale-Angebote setzen“, so die Studie.

Kein Wunder also, dass der Trend, in Rechenzentren zu investieren, ungebrochen ist. Laut Studie werden aktuell jährlich schätzungsweise 2,5 Milliarden Euro in Rechenzentrumsinfrastrukturen (Gebäude und technische Gebäudeausrüstung) investiert. Das bedeutet, dass sich somit die Investitionen in den vergangenen fünf Jahren um mehr als 150 Prozent erhöht haben.

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Auch die Investitionen in IT-Hardware für Rechenzentren (Server, Storage, Netzwerk) fließen. Die Ausgaben für IT-Hardware belaufen sich hierzulande aktuell auf rund 7 Milliarden Euro. Auch deutsche Zulieferer profitieren vom Rechenzentrumsboom. Aber es ist eine Tendenz zu Internationalisierung festzustellen, so die Studie.

Immer einmal wieder tauchen bei Diskussionen und anderen Untersuchungen auch Fragen danach auf, in welchen Regionen sich Rechenzentren in Zukunft ansiedeln werden. Dass in Frankfurt am Main und London die Flächen und der Strom knapp wird, ist kein Geheimnis. So geht auch die Bitkom-Studie dieser Frage nach.

Das Ergebnis: Die Region Frankfurt/Rhein-Main bleibt top und kann die Position in Deutschland und Europa noch ausbauen. Die Datacenter-Kapazitäten sollen sich bis 2025 gar verdoppeln. Jedenfalls würden aktuell pro Jahr so viel RZ-Kapazitäten zusätzlich aufgebaut, wie im Jahr 2010 insgesamt in der Region vorhanden waren.

Frankfurt und ....

Doch auch andere Städte legen zu. Neben Frankfurt/Rhein-Main sind vor allem die Regionen um Berlin, München, Hamburg, Köln/Düsseldorf, Leipzig/Dresden, Stuttgart und Nürnberg attraktiv. Insbesondere wird Berlin als Standort nach Meinung der Experten an Bedeutung zunehmen. Aktuell gibt es dort Projekte mit Kapazitäten von mehr als 200 MW.

Wie in älteren Untersuchungen des Borderstep Instituts haben die Studienmacher danach gefragt, was insgesamt für und gegen Deutschland als Rechenzentrumsstandort spricht: zuverlässige Stromversorgung, Anbindung an Internet-Knoten, Rechtssicherheit, Datenschutz, Strompreise, Verfügbarkeit von Fachkräften, klimaneutrale Stromversorgung, Rechtssicherheit, Qualität von Zulieferern, zügige Genehmigungsprozesse, sonstige Versorgungsinfrastruktur und die Nähe zum Kunden?

Bis auf die beiden letzten Punkte belegen die Befragten alle Punkte mit „sehr wichtig“. Doch nur vier Standortfaktoren bekommen ein „gut“ bis „sehr gut“: die Stromversorgung, die Anbindung an Internet-Knoten, der Datenschutz, die Rechtssicherheit.

Schon fast krass übel fällt die Bewertung der Strompreise, die Verfügbarkeit von Fachkräften, die klimaneutrale Stromversorgung und zügige Genehmigungsprozesse im internationalen Vergleich aus. Kein Wunder, erläutert Bitkom-Geschäftsführer Rohleder: „Die Preise sind die höchsten“, die deutsche Bürokratie berüchtigt, grüner Strom fehlt, genauso wie es an Fachkräften mangelt.

Aktuell beschäftigen Rechenzentren in Deutschland rund 130.000 Arbeitskräfte in Vollzeit, weitere 80.000 Arbeitsplätze sind direkt von ihnen abhängig“, so Rohleder. Auch im Umfeld von Rechenzentren würden Arbeitsplätze durch die Ansiedlung anderer Unternehmen entstehen. 62 Prozent der befragten Unternehmen geben an, es bestehe ein deutlicher Mangel an Fachkräften für Rechenzentren, weitere 25 Prozent sehen einen geringen Fachkräftemangel.

Fachkräfte fehlen

Rohleder macht die Position des Bitkom deutlich: „Die angespannte Situation auf dem IT-Arbeits-markt bremst die Digitalisierung insgesamt“, betont Rohleder. Um dem Fachkräftemangel zu begegnen, fordere der Verband neben Anpassung im Schul- und Bildungswesen unter anderem die Stärkung von Frauen in der IT und die Förderung qualifizierter Zuwanderung.

Uneinheitlich, aber dennoch als mittleres bis großes Risiko werden fossile Energieträger selbst aber auch die dafür steigenden Kosten wahrgenommen. Dazu kommen restriktive Regulierung und steigende Nebenkosten, die als mittlere bis große Risiken gesehen werden.

In der Vergangenheit haben Datacenter-Betreiber zum Teil vehement gegen die EEG-Umlage gewettert. Sie müsse weg. Jetzt will die neue Regierung sie abschaffen, aber noch ist unklar, welche Maßnahmen die fehlenden Einnahmen ausgleichen und den Zwang zur Sparsamkeit ersetzen sollen. Dennoch versichert Rohleder, dass die Rechenzentrumsbetreiber allesamt den Wegfall der EEG-Umlage begrüßen.

Risikofaktoren

Doch um den Risiken steigender Energiepreise und restriktiver Umweltauflagen zu entgehen, bleibt eigentlich nur: „Im Interesse des Klimaschutzes und auch schlicht zur Verringerung ihrer Energiekosten müssen und wollen Rechenzentrumsbetreiber ihre Energiebilanz weiter verbessern“, so Rohleder und setzt hinzu: „Wir unterstützen daher Initiativen wie den Climate Neutral Data Center Pact (CNDCP), um auf europäischer Ebene belastbare Kenngrößen zu entwickeln. So können wir die Nachhaltigkeit der Branche in der EU mit gemeinsamen Standards vorantreiben.“

Die Untersuchung hat nach den größten Potenzialen zur CO2-Reduktion gefragt. Sie liegen demnach vor allem in einer Energie-effizienten Klimatisierung, in Energie-effizienten Servern und anderen Geräten sowie vor allem in der Nutzung von Abwärme. Nur könnten die Datacenter-Betreiber keinen zwingen, die Abwärme zu nutzen.

So ist es Theorie, wenn er sagt: „Die Abwärme der Rechenzentren kann insbesondere in städtischen Ballungszentren für die Fernwärmeversorgung von Privatwohnungen und Geschäftsgebäuden genutzt werden.“ Denn es fehlt an Nutzern, Geschäftspartnern und an Netzen, die mit der Abwärmetemperatur zurecht kommen können. Diese liegt bei luftgekühlten Rechenzentren im Bereich der Handwärme , zwischen 32 und 35 Grad, bei Rechenzentren mit direkter Wasserkühlung bei 60 Grad und mehr, aber nicht bei 100 Grad, wie sie etwa das Berliner Fernwärmenetz verlangt. Tatsächlich scheitert die Abwärmenutzung von Rechenzentren bisher an fehlenden Abnehmern für die Wärme (56 Prozent) und an der Wirtschaftlichkeit (52 Prozent).

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Also müssen die Fernwärmenetze vor Ort ausgebaut werden, folgert Rohleder, „und es braucht eine politische Flankierung, um Erzeuger und Nutzer der Abwärme zusammenzubringen.“ In der Studie heißt es: „Insbesondere bei Maßnahmen zur Verpflichtung zur Aufnahme von Abwärme sowie bei Vorgaben für den klimaneutralen und Energie-effizienten Betrieb von Rechenzentren wird eine hohe Wirksamkeit erwartet. Allerdings ist bis dato noch nicht geklärt, was genau unter einem ´klimaneutralen` oder ´klimafreundlichen` Betrieb von Rechenzentren verstanden werden soll.“

Tatsächlich sind die Zahlen der Abwärmenutzung eher beschämend. Zwar geben im Rahmen der Studie 40 Prozent an, ihre Abwärme zumindest teilweise zu nutzen. Doch lediglich 5 Prozent verwenden mehr als die Hälfte der Abwärme. Der Lichtblick: 43 Prozent haben dies nach dem nächsten großen Modernisierungsprojekt vor.

Einen Schub könnte dabei geben, dass zwei Drittel der befragten Experten einen „hohen“ oder „sehr hohen Einfluss der Auswirkungen des Klimawandels auf den Betrieb von Rechenzentren“ sehen. Sie stellen fest, dass diese sich deshalb schon heute auf den Bau und Betrieb von Rechenzentren ändern, etwa durch Extremwetterereignisse wie Überschwemmungen und höhere Temperaturen.

Die Steuerung

Die Anbieter von Tools für das Datacenter Infrastructure Management (DCIM) betonen durch die Bank, dass eine gesamtheitliche Betrachtung der Rechenzentrumsgewerke (Datacenter Facility, IT-Komponenten, Netzwerk, Software, Dienstleister, etc.) viel Potenzial zur Effizienzsteigerung biete, etwa durch Automatisierung und zur Unterstützung der Nachhaltigkeitsziele. Die Studie aber stellt fest:

• Die Umsetzung ist aus diversen Gründen eher schleppend:

• Es besteht nach wie vor ein Bruch zwischen IT- und Facility-Management,

• Rechenzentrumsbetreibende und Kunden (interne und externe) haben häufig unterschiedliche Interessenlage, Verantwortlichkeiten und Zielsetzungen

• Es fehlen Angebote an gesamtheitlichen Lösungen, die insbesondere die Individualität der Datacenter-Betreibenden aufgreifen und mit Visualisierung, KI-Komponenten und insbesondere Mehrwerte für die Kunden überzeugen

„Insgesamt kann festgestellt werden, dass die Potenziale durch DCIM bisher nicht ausgeschöpft werden.“

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