Österreichisch-deutsche Studie im Auftrag der Europäischen Kommission

Forschung fragt: Wie viel Energie braucht die Cloud?

| Redakteur: Ulrike Ostler

Wie hoch ist der Energiebedarf im Cloud-Computing und wie "grün" kann das werden?
Wie hoch ist der Energiebedarf im Cloud-Computing und wie "grün" kann das werden? (Bild: gemeinfrei: Ridderhof/Pixabay)

Egal ob für E-Mail-Dienste oder das Speichern und Teilen von Daten: Jedes vierte Unternehmen in der EU nutzt Cloud Computing. Nun analysieren das österreichische Umweltbundesamt und das deutsche Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit erstmals, wie hoch der Energiebedarf des Cloud Computing ist und wie Energie-Effizienz in der öffentlichen Beschaffung von Cloud-Dienstleistungen berücksichtigt werden kann.

Im Fokus der Untersuchung liegt einerseits die Energie-Effizienz von Mega-Rechenzentren, die dafür sorgen, dass Daten online gespeichert und überall abgerufen werden können. Auf der anderes Seite gucken sich die Analysten auch die dezentrale Speicherung und Verarbeitung von Daten an, die mit Industrie 4.0 und autonomem Fahren in Zukunft auch eine hohe Bedeutung gewinnen wird.

Wo wird Cloud gemacht? In Rechenzentren. Und diese weisen einen stark wachsenden Strombedarf aus.
Wo wird Cloud gemacht? In Rechenzentren. Und diese weisen einen stark wachsenden Strombedarf aus. (Bild: Jens Gröger, Öko Institut e.V.)

Simon Hinterholzer, Researcher am Borderstep Institut, sagt: „Durch Trends wie 5G, Industrie 4.0 und Autonomes Fahren verändert sich die Cloud-Infrastruktur. Bislang sind es vor allem große Cloud-Rechenzentren, in denen die Daten verarbeitet und gespeichert werden. Für die Zukunft erwarten wir eine enorme Anzahl von Klein- und Kleinst-Rechenzentren, die zum Beispiel in Vermittlungsstellen oder am Straßenrand errichtet werden.“ Diese so genannten Edge-Rechenzentren Energie- und Ressourcen-effizient zu betreiben, stelle eine wesentliche Herausforderung der Zukunft dar, so Hinterholzer.

Die Aufgabnverteilung

Für die Erhebung des Energieverbrauchs kommt ein Modell des Borderstep Instituts zum Einsatz, das in Deutschland bereits angewendet wird. So sind die deutschen Projektpartner für die Analyse von Cloud-Technologien und -Dienste und ihrer derzeitigen und künftigen Einsatzbereiche zuständig. Unter anderem wird untersucht, welche IT-Infrastruktur und IT-Leistungen über das Internet genutzt werden und wie sich der Einsatz von Cloud Computing in den EU-28 in den nächsten Jahren entwickeln wird.

Das österreichische Umweltbundesamt widmet sich den Rahmenbedingungen für den Cloud Computing Markt in Europa. Es wird ermittelt, welche Rahmenbedingungen etwa Ökolabel-Standards wie für den „Blauen Engel“ oder andere nationale Vorgaben für umweltfreundliche Technologien in virtuellen Strukturen und Diensten es derzeit in den Mitgliedsstaaten gibt. Auf dieser Grundlage sollen Strategien für die öffentliche Beschaffung umweltfreundlicher digitaler Dienste entstehen.

Ergänzendes zum Thema
 
Borderstep und Umweltbundesamt Wien

Weitere deutsche Initiativen

Apropos Blauer Engel: Inhaber des Umweltsiegels ist das deutsche Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit. Für die Entwicklung der Kriterien ist somit das Umweltbundesamt zuständig. Der Blaue Engel wird durch die RAL gGmbH auf Grundlage der von der Jury Umweltzeichen beschlossenen Vergabegrundlagen vergeben. Das gilt auch für Den Blauen Engel, um den sich Rechenzentren bemühen können. Derzeit wird an einem Blauen Engel für Co-Locator gearbeitet.

Das Projekt „Green Cloud-Computing“ ist vom Umweltbundesamt in Berlin in Auftrag gegeben und läuft im April 2020 aus.
Das Projekt „Green Cloud-Computing“ ist vom Umweltbundesamt in Berlin in Auftrag gegeben und läuft im April 2020 aus. (Bild: Jens Gröger, Öko Institut e.V.)

Vom UBA stammen auch die „Key Performance Indicators for Data Center Efficiency“, kurz KPI4DCE, nach denen sich die Energie-Effizienz von Rechenzentren unter Einbezug der IT und der Rechenzentrumsinfrastruktur bewerten lassen. Seit September 2017 läuft ein Projekt, das ebenfalls vom UBA in Auftrag gegeben wurde und den Kurztitel „Green Cloud-Computing“ trägt.

Die involvierten Organisationen, der Öko-Instititut e. V., das Fraunhofer IZM und die Agentur Tipping Points kümmern sich um eine „lebenszyklusbasierte Datenerhebung zu Umweltwirkungen des Cloud-Computing“; es handelt sich also grob gesagt um eine Weiterentwicklung der KPI4DCE, bezogen auf Cloud. Das Projekt endet im April des kommenden Jahres. Auch hier soll es zu Klassifikationen von Cloud-Diensten kommen und Anforderungen an ressourcenschonende und Energie-effiziente Services gestellt werden.

Datenbasis zum Energiebedarf von Rechenzentren in der EU

Doch in dem EU-Projekt haben die Beteiligten noch mehr vor. Zwar geben es für Deutschland, insbesondere durch die Arbeit des Borderstep Instituts schon sehr detaillierte Daten zum Energiebedarf der Rechenzentren, doch für anderen europäische Länder und die EU gesamt sei die Datenlage wesentlich schlechter. Ralph Hintemann, Projektleiter beim Borderstep Institut und Experte für Rechenzentren „Das Projekt soll eine neue Datenbasis schaffen, die auch die regionale Verteilung der Rechenzentren in der EU berücksichtigt.“

Von Dr. Ralph Hintemann stammen die meisten verlässlichen Daten zum deutschen Rechenzentrumsmarkt.
Von Dr. Ralph Hintemann stammen die meisten verlässlichen Daten zum deutschen Rechenzentrumsmarkt. (Bild: Borderstep Institut)

Das Projekt EU-EcoCloud

Im Projekt „EU-Eco Cloud“ ermitteln das österreichische Umweltbundesamt und das deutsche Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit den Energieverbrauch sowie Energieeffizienzpotentiale von Cloud-Dienstleistungen in der EU. Ziel ist, Empfehlungen für Energie-effiziente und umweltfreundliche Cloud-Computing-Dienste in Europa zu entwickeln.

Die Notwendigkiet steht außer Frage; denn die Digitalisierung von Gesellschaft und Wirtschaft geht mit einem deutlichen Anstieg der Nutzung von Cloud-Services einher. Anwendungen und Technologien wie Videostreaming, Social Networking, Big Data oder Künstliche Intelligenz erfordern deutlich zunehmende Kapazitäten in der Datenverarbeitung, -speicherung und -übertragung. Zudem wächst die Menge der im Internet übertragenen Daten jährlich um zirka 30 Prozent. Es stellen sich folgende Fragen:

  • Welche Auswirkungen haben diese Entwicklungen auf den Energiebedarf des Cloud Computing?
  • Welche Cloud-Dienstleistungen und Geräte benötigen in Zukunft die meiste Energie?
  • Wie kann man die Energie-Effizienz des Cloud Computing verbessern?

In einem moderierten Stakeholder-Prozess werden Handlungsempfehlungen für die Forschungs- und Entwicklungspolitik, für die öffentliche Beschaffung sowie für Mindestanforderungen und Gütezeichen für Energie-effizientes Cloud Computing entwickelt. Partner ist das Umweltbundesamt in Berlin.

Weiterführende Hinweise:

  • Ralph Hintemann schreibt auf DataCenter-Insider in dem BlogEnergie-effiziente Rechenzentren“ Beträge zu den Erkenntnissen des Borderstep und des Netzwerks Energie-effiziente Rechenzentren (NeRZ).
  • Das Borderstep-Institut veranstaltet am 21. Mai 2019 im Harnack-Haus Berlin das „Borderstep Impact Forum 2019“ - DataCenter-Insider ist Medienpartner
  • Auf der Kongressmesse „Future Thinking“ spricht Ralph Hintemann zum Thema „Rechenzentrumsboom in Hessen – Chance für mehr Energie-Effizienz?“ und
  • Marina Köhn vom Umweltbundesamt, Green-IT, hält einen Vortrag zu „Aktuelles aus der Wissenschaft, der Gesetzgebung und dem Umweltbundesamt“.
  • Im Rahmen der Veranstaltung findet auch die Verleihung des Deutschen Rechenzentrumspreis statt. Noch haben Leser die Chance, den Gewinner des Publikumspreises zu wählen, zum Beispiel unter den Aspekten Energie-Effizienz oder Green Cloud. Hier geht es zum Online-Voting
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