Neue Wege in der Energieversorgung von Datacenter Durchgerechnet: Photovoltaik für Rechenzentren

Anbieter zum Thema

dtm Datentechnik Moll GmbH

Rittal GmbH & Co. KG

PQ Plus GmbH

Rechenzentren stehen im Spannungsfeld zwischen steigenden Stromkosten, gesetzlichen Anforderungen und der Energiewende. Der Einsatz von Photovoltaik und Batteriespeichern am eigenen Standort kann nicht nur die Versorgungssicherheit erhöhen, sondern auch langfristige Kostenvorteile schaffen. Vier Szenarien zeigen, welches Potenzial in lokaler Energieversorgung steckt.

Die Energiewende ist beschlossene Sache: Bereits 2030 sollen erneuerbare Energien mindestens 80 Prozent des Stromverbrauchs decken, spätestens 2038 soll der Kohleausstieg folgen, und bis 2045 soll Deutschland klimaneutral sein. Diese grundlegende Umstellung der Energieversorgung erfordert einen konsequenten Ausbau regenerativer Energien sowie eine umfassende Erweiterung und Modernisierung der Stromnetze – hin zu einer digitalisierten, intelligenten und dezentralen Strominfrastruktur.

Einladung zum Netforum 2025

Die Veranstaltung „Netforum“ wurde 1997 ins Leben gerufen und wird 2025 zum 13. Mal stattfinden.Der zweitägige IT- Strategiekongress am 10. und 11. September in Festspielhaus von Bregenz will wirtschaftliche Fragestellungen mit technischen Innovationen und neuesten Datacenter-Trends vereinen – und ist, so der Veranstalter, damit gleichermaßen auf C-Level-Entscheider, IT-Leiter und Tech-Enthusiasten zugeschnitten.

Organisiert und veranstaltet wird das Event von der DTM Group, einem Familienunternehmen, das sich sowohl in der Forschung als auch im operativen Geschäft mit Rechenzentren und Datenmodellen, mit Blockchain, KI und deren umfassenden Auswirkungen auf Unternehmen und Geschäftsmodelle beschäftigt.

Von Smart Grids über das Energie-Effizienzgesetz bis hin zu Abwärmenutzung und nachhaltigen IT-Infrastrukturen - Auf der Veranstaltung ist die Energiewende im Rechenzentrum eines der Kernthemen. Fachexperten wie Christof Wittwer (Fraunhofer ISE), Staffan Reveman (Reveman Energy Academy), Eberhard Knödler (BM Green Cooling) und Helmut Göhl (Ingenieurbüros GTS) berichten aus erster Hand über aktuelle Entwicklungen und Technologien sowie kommende Trends und Herausforderungen.

Das Themenspektrum der diesjährigen Veranstaltung wird ergänzt um intelligente IT-Infrastrukturen, Netzwerktechnik und Cybersecurity bis hin zur und Quantentechnologie.

Das Netforum will aber noch mehr: technologische, wirtschaftliche und politische Fragestellungen in einen strategischen Gesamtkontext setzen – ein Ansatz, der durch Beiträge von Karl-Theodor zu Guttenberg (Verteidigungs- & Wirtschaftsminister a.D.), Anna Kopp (CIO Microsoft Deutschland), Philipp Kalweit (Hacker und IT-Sicherheitsberater), Alexander Rabe (eco Verband) und vielen weiteren Experten untermauert wird.

Bundesrechnungshof sieht die Versorgungssicherheit gefährdet

Allerdings liegt der Netzausbau bereits sieben Jahre und 6.000 Kilometer hinter dem Zeitplan zurück. Ein ähnliches Bild zeigt sich beim Blick auf die Digitalisierung. Lediglich 13 Prozent der deutschen Verteilnetzbetreiber haben die Digitalisierung aus ihrer Sicht abgeschlossen, so die ernüchternden Ergebnisse einer Studie von Envelio in Zusammenarbeit mit energate.

Der Bundesrechnungshof warnt zudem vor erheblichen Kapazitätslücken bei erneuerbaren Energien und emissionsarmen, steuerbaren Kraftwerken bis zum Ende dieses Jahrzehnts. In einem Bericht der Bundesbehörde heißt es sogar: „Es bestehen erhebliche Risiken für die Versorgungssicherheit mit Strom.“ An anderer Stelle steht: „Die Versorgungssicherheit ist gefährdet“.

Lokale Energie als strategische Absicherung

Die eindringlichen Worte des Bundesrechnungshofs sollten nicht ungehört bleiben. Strom ist in der Branche eine kritische Ressource, Rechenzentren sind auf eine stabile, ausfallsichere Stromversorgung und ausreichende Kapazitäten angewiesen. Blindes Vertrauen in Staat und Markt könnte sich als folgenschwerer Irrtum erweisen.

Versorgungsengpässe oder längere Stromausfälle – wie zuletzt in Spanien – sind im Zeitalter der Energiewende längst kein theoretisches Risiko mehr. Davor gilt es sich zu schützen. Ausgerechnet erneuerbare Energien – am eigenen Standort erschlossen und genutzt – könnten dabei eine zentrale Rolle einnehmen und den Weg hin zu einer partiellen Autonomie von externen Stromlieferungen ebnen. Aber ist das überhaupt eine realistische Option?

Erneuerbare Energien – insbesondere Photovoltaik – unterliegen tageszeitlichen, saisonalen und wetterbedingten Schwankungen. Selbst in den Sommermonaten liegt die tatsächlich nutzbare Sonneneinstrahlung meist nur bei 6 bis 10 Stunden pro Tag.

Um diese Schwankungen auszugleichen, sollte die installierte PV-Leistung mindestens um den Faktor 3 größer dimensioniert sein als die Dauerlast des Rechenzentrums. Sinnvoll ist außerdem ein Batteriespeicher mit ausreichender Speicherkapazität, um überschüssige Energie zwischenzuspeichern und bedarfsgerecht bereitzustellen.

Vier Szenarien im Vergleich

All das klingt in der Theorie schön und einfach. Aber was ist technisch überhaupt möglich – und finanziell rentabel? Erste Anhaltspunkte liefern Zahlen der DTM Group anhand von vier beispielhaften Szenarien.

Szenario 1: Installierte PV-Leistung: 3 MWp ǀ Kein Speicher ǀ Dauerlast Rechenzentrum: 1 MW

In diesem Szenario kann das Rechenzentrum 80 Prozent der Solarenergie direkt nutzen. Die übrigen 20 Prozent müssen mangels Speicher ins öffentliche Stromnetz eingespeist oder abgeregelt werden. Insgesamt lassen sich damit etwa 26 Prozent des gesamten Strombedarfs über die PV-Anlage abdecken. Ohne Batterie entfallen zudem Steuerungsmechanismen zur Lastverschiebung und Flexibilisierung.

Szenario 2: Installierte PV-Leistung: 3 MWp ǀ Batterieleistung: 1 MW ǀ Batteriekapazität: 2 MWh ǀ Dauerlast Rechenzentrum: 1 MW

Der Batteriespeicher gleicht tageszeitliche Schwankungen aus und macht das Rechenzentrum unabhängiger vom öffentlichen Stromnetz. Der Strom kann zwischengespeichert und gezielt genutzt werden – etwa zur Versorgung bei Netzengpässen oder Ausfällen. Dadurch steigt der Eigenverbrauch auf 93 Prozent und der Autarkiegrad auf 30 Prozent.

Szenario 3: Installierte PV-Leistung: 3 MWp ǀ Batterieleistung: 2 MW ǀ Batteriekapazität: 6 MWh ǀ Dauerlast Rechenzentrum: 1 MW

Die PV-Leistung bleibt unverändert, doch Leistung und Kapazität der Batterie haben sich verdoppelt beziehungsweise verdreifacht. Der Effekt bleibt dennoch begrenzt: Der Eigenverbrauch steigt auf 98 Prozent, der Autarkiegrad auf 32 Prozent.

Szenario 4: Installierte PV-Leistung: 4,5 MWp ǀ Batterieleistung: 1 MW ǀ Batteriekapazität: 2 MWh ǀ Dauerlast Rechenzentrum: 1 MW

In diesem Szenario ist die PV-Leistung auf 4,5 MWp erhöht, die Batterie-Ausstattung entspricht dem Szenario 2 (1 MW Leistung und 2 MWh Kapazität). Der Autarkiegrad steigt dadurch auf 36 Prozent, der Eigenverbrauch sinkt jedoch auf 72 Prozent, da mehr Energie ins Netz eingespeist werden muss.

Hohe Investitionskosten mit abnehmendem Mehrwert

Die vier Szenarien zeigen das technische Potenzial der verschiedenen Auslegungen. Wie aber sieht es mit den Investitionskosten aus?

In Szenario 1 liegen die durchschnittlichen Anfangsinvestitionen für PV-Anlage und Strominfrastruktur bei rund 2.000.000 Euro. Mit Batteriespeicher steigen sie in Szenario 2 auf etwa 2.600.000 Euro. Interessant wird es mit Blick auf Szenario 3 und 4: Trotz überschaubarem technischem Mehrwert steigen die Kosten deutlich an: auf circa 3.800.000 Euro in Szenario 3 und knapp über 3.500.000 Euro in Szenario 4.

Wirtschaftlichkeit durch niedrige Stromgestehungskosten

Die hohen Anfangsinvestitionen sind auf den ersten Blick abschreckend, machen sich aber langfristig durch niedrige Stromgestehungskosten bezahlt. Stromgestehungskosten geben die durchschnittlichen Kosten für die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom über die gesamte Lebensdauer von PV-Anlage und Batteriespeicher an.

Sie umfassen die Investitionskosten (verteilt über die Abschreibungsdauer), die Betriebs-, Service- und Wartungskosten sowie die Leistungsverluste durch Degradation und entsprechen damit dem effektiven Strompreis am eigenen Standort. In den beschriebenen Szenarien liegen die Stromgestehungskosten zwischen 4,18 Cent pro Kilowattstunde (kWh) (Szenario 1, ohne Batteriespeicher) und 9,34 Cent pro kWh (Szenario 3). Das ausgewogenste Verhältnis aus Investitionshöhe, Autonomiegewinn und Stromgestehungskosten bietet dabei Szenario 2 mit 5,71 Cent pro kWh.

Deutliche Kostenvorteile gegenüber Netzstrom

Zum Vergleich: Laut einer Studie von Bitkom und Borderstep lagen die durchschnittlichen Strompreise für Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2023 bei 25 bis 30 Cent pro kWh. Diese Diskrepanz ist auf die hohen Netzentgelte (27,5 Prozent des Strompreises) sowie auf Steuern und Abgaben (32 Prozent) zurückzuführen.

Wird der Strom hingegen am eigenen Standort erzeugt und genutzt, entfallen die Netzentgelte und ein Großteil der staatlichen Umlagen. Selbst im „worst case“ – 25 ct/kWh im Fremdbezug versus 9,34 ct/kWh bei Eigenproduktion (Szenario 3) – ergeben sich damit Einsparpotenziale von rund 63 Prozent.

Noch deutlicher werden die Einsparungen in Szenario 2. Hier steigen die Einsparpotenziale – bei 25 ct/kWh im Fremdbezug – auf rund 77 Prozent.

Stolpersteine und Potenziale

Der Betrieb einer eigenen PV-Anlage ist kein Selbstläufer: Technische Machbarkeit und wirtschaftliche Tragfähigkeit müssen sorgfältig geprüft werden. Auch der Standort – mehr Sonnenstunden im Süden, weniger im Norden – sowie die verfügbare Fläche spielen eine entscheidende Rolle. Bürokratische Hürden und lange Genehmigungsprozesse sollten ebenfalls in die Planung einbezogen werden.

Dennoch können sich Investitionen in erneuerbare Energiequellen, vor allem für Rechenzentren mit kritischer Infrastruktur, sowohl kurz- als auch langfristig bezahlt machen. Eine eigenständige Stromversorgung schafft zusätzliche Kapazitäten und mehr Flexibilität, erhöht Resilienz und Autonomie und bietet stabile, kalkulierbare sowie niedrige Stromkosten.

Ergänzt um grüne Power Purchase Agreements (PPAs) können die Energiekosten weiter gesenkt und Preisschwankungen besser abgefedert werden. Darüber hinaus lassen sich durch innovative USV-Systeme auf Basis grüner Technologien, wie etwa Brennstoffzellen, Grundlasten erzeugen, die nicht nur das regenerative Energiemodell sinnvoll erweitern, sondern auch zur Stabilisierung des gesamten Stromnetzes beitragen können. Und auch im Hinblick auf gesetzliche Vorgaben wie das Energieeffizienzgesetz, ESG-Kriterien und eine glaubwürdige Green-IT-Positionierung kann sich der Schritt lohnen – und sich auf lange Sicht als Standortvorteil im internationalen Wettbewerb erweisen.

(ID:50470756)