Datacenter – das Rückgrat der Energiewende? Notstrom in Rechenzentren könnte Netze stabilisieren

Autor / Redakteur: Ralph Hintemann* / Ulrike Ostler

Die Rechenzentren werden größer und größer und verfügen somit über Notstromaggregate mit hohem Leistungsvermögen. Diese werden jedoch – erfreulicherweise – fast nie wirklich benötigt, obwohl sie vorgewärmt und jederzeit startbereit zur Verfügung stehen. Der Gedanke liegt also nahe: Warum diese Notstromaggregate nicht nutzen, um die deutschen Stromnetze zu stabilisieren?

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Entwicklung der Brutto-Stromerzeugung in der EU von 2006 bis 2014, Angaben in Terawattstunden
Entwicklung der Brutto-Stromerzeugung in der EU von 2006 bis 2014, Angaben in Terawattstunden
(Bild: Staffan Revemann)

Der zunehmende Anteil von Wind- und Sonnenstrom führt immer häufiger dazu, dass im Netz so genannte Regelleistung zur Verfügung gestellt werden muss, um das Auseinanderfallen von Stromangebot und Nachfrage auszugleichen und die Netzfrequenz stabil zu halten. Zugleichen stehen aber in Deutschland nach Berechnungen vom Borderstep Institut mehr als 800 Megawatt an Stromerzeugungsleistung in den Notstromaggregaten der größeren Rechenzentren zur Verfügung (siehe: Abbildung).

Diese Leistungsreserve könnte durch die Zusammenschaltung der Notstromaggregate in Form „virtuellen Kraftwerken“ zur Stabilisierung der Stromnetze nutzbar gemacht werden. Damit ließen sich zwei bis drei konventionelle Gaskraftwerken ersetzen, deren Errichtung alleine Investitionen von rund 400 Millionen erfordern würde.

Nach Berechnungen vom Borderstep Institut stehen in Deutschland mehr als 800 Megawatt an Stromerzeugungsleistung in den Notstromaggregaten der größeren Rechenzentren zur Verfügung.
Nach Berechnungen vom Borderstep Institut stehen in Deutschland mehr als 800 Megawatt an Stromerzeugungsleistung in den Notstromaggregaten der größeren Rechenzentren zur Verfügung.
(Bild: Borderstep)

Hohes Interesse von Rechenzentrumsbetreibern

Gemäß einer Befragung des Borderstep Institutes im Auftrag des Branchenverbands Btkom haben fast 40 Prozent der Rechenzentrumsbetreiber in Deutschland bereits in Erwägung gezogen, aktiv am Strommarkt teilzunehmen. Nicht ohne Grund. Verspricht diese Aktivität doch zusätzliche Einnahmequelle für Rechenzentren – ein 1 Megawatt-Notstromaggregat kann nach Auskunft von Branchenexperten etwa 25.000 Euro pro Jahr bringen.

Größere Rechenzenten kommen also schnell in den sechsstelligen Euro-Bereich. Und das nur für die Bereitstellung der Reserveleistung.

Real abgerufen wird die Leistungsreserve nur selten. Und wenn, dann ist die jeweilige Betriebsdauer der Anlagen sehr gering. In den vergangenen Jahren lag die jährliche Betriebszeit meist in der Größenordnung von zehn Stunden. Der zusätzliche Verschleiß der Notstromaggregate und die Kraftstoffkosten sind daher für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unbedeutend.

Die Technik ist kein Problem

Technisch ist für die Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk lediglich eine informations- und kommunikationstechnische Anbindung an einen so genannten Aggregator erforderlich. Die Ansteuerung des Notstromaggregates kann so automatisch erfolgen. Die Investitionskosten hierfür liegen im Bereich von 3.000 bis 5.000 Euro.

Der Aggregator bündelt mehrere Stromerzeuger und vermarktet sie nach Außen als ein größeres Kraftwerk. Als Betriebsstrategien kommen unterschiedliche Varianten in Frage. Möglich ist es beispielsweise, dass im Falle des Bedarfs an Regelleistung ein Rechenzentrum seine Stromversorgung auf die eigenen Notstromaggregate umstellt und damit kein Strom mehr aus dem Netz bezieht. Das Stromnetz wird so entlastet.

Ein Vorteil: Wird das Stromnetz trotz der Entlastung instabil, so ist das Rechenzentrum bereits sicher über die Notstromaggregate versorgt. Die Netzversorgung stände aber grundsätzlich immer noch als Reserve zur Verfügung. Da bei diesem Konzept die Notstromaggregate regelmäßig in Betrieb gehen würden, könnte auf sonst notwendige Testläufe der Aggregate verzichtet werden.

Das anderes Konzept

In einem anderen Konzept wird die Leistung der Notstromaggregate genutzt, um direkt in das Stromnetz einzuspeisen. Gegenüber dem vorgenannten Konzept hätte dies den Vorteil, dass die dem Netz zur Verfügung gestellte Leistung variabel geregelt werden kann. Es ließe sich auch mehr Leistung zur Verfügung stellen, als das Rechenzentrum aktuell abnimmt – bis zur maximalen Leistung aller Notstromaggregate. In beiden Konzepten bleibt die Schalthoheit für die Notstromaggregate beim Rechenzentrumsbetreiber.

Potenziale bleiben bisher ungenutzt

Es hört sich also alles so einfach an – aber warum werden diese Potenziale bisher nicht genutzt? Die Nutzung von Notstromaggregaten in Rechenzentren als Leistungsreserve für die Stromnetze wurde bislang nur in ganz wenigen Fällen erprobt. Die Hemmnisse sind in verschiedenen Bereichen zu suchen.

Ein wesentlicher Hemmfaktor ist oft die Befürchtung, dass die Betriebssicherheit des Rechenzentrums eingeschränkt werden könnte. Auch wenn die Ängste faktisch unbegründet sind, besteht hier noch Handlungsbedarf. Die verschiedenen Konzepte zur Nutzung der Notstromaggregate müssten in Branchenleitfäden, den verschiedenen Anforderungskatalogen für betriebssichere Rechenzentren sowie bei den Zertifizierungen von Rechenzentren besser integriert und berücksichtigt werden.

Ein zweiter wesentlicher Grund liegt darin, dass die Vermarktung von Regelleistung kein Kompetenzfeld eines Rechenzentrumsbetreibers ist. Er kann und möchte sich mit diesem Themenfeld in der Regel nicht beschäftigen. Der Strommarkt ist ein äußerst komplexes Gebilde mit kaum durchschaubaren regulatorischen Rahmenbedingungen.

Ein spezialisierter Aggregator, der über hohe Kompetenz und Erfahrung in der Rechenzentrumsbranche verfügt, könnte hier helfen, das Vertrauen von Rechenzentrumsbetreibern zu gewinnen. Er könnte maßgeschneiderte Produkte für die Teilnahme von Rechenzentren an den Energiemärkten anbieten. Für das Konzept eines solchen Aggregators („Datacenter Power Plant“) gewann das Borderstep Institut im Jahr 2015 den Deutschen Rechenzentrumspreis [Anm. der Redaktion: Die Abstimmung für den Online Publikumspreis 2016 läuft noch bis zum 11. April: Wer verdient Ihrer Meinung nach den Deutschen Rechenzentrumspreis? Jetzt abstimmen und Eintrittkarten gewinnen!]

Bis die in Rechenzentren verfügbaren 800 Megawatt tatsächlich für die Stabilisierung der Stromnetze genutzt werden, ist es also noch ein weiter Weg. Die vorgestellten Konzepte und Lösungen müssen noch weiter verbessert werden und müssen ihre Praxistauglichkeit auch wohl erst in mehreren Projekten beweisen, bevor eine größere Anzahl von Rechenzentrumsbetreibern als Anbieter von Leistungsreserve in den Strommarkt einsteigt.

* Dr. Ralph Hintemann arbeitet für das Institut Borderstep.

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