poliTalk: Nachhaltigkeit von Rechenzentren Ohne Rechenzentren keine Energiewende

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In einer Panel-Diskussion erörterten Vertreter aus Wirtschaft und Politik die Nachhaltigkeit von Rechenzentren. Den wesentlichen Beitrag lieferte aber Dr. Ralph Hintemann vom Borderstep Institut. Er erläuterte, wie Rechenzentren die Energiewende beschleunigen können.

Am „virtuellen poliTalk“ der eco Akademie nahmen Dr. Marc Schattenmann, Unterabteilungsleiter IT, Digitalisierung, Innovation und Forschung, Bundesumweltministerium, Inger Paus vom Vodafone Institut, https://hpi.de/meinel/lehrstuhl.html Professor Dr. Christoph Meinel vom Hasso- Plattner-Institut und Béla Waldhauser, Sprecher der Allianz zur Stärkung Digitaler Infrastrukturen in Deutschland, teil. Grundlage der Diskussion waren Vorabergebnisse einer neuen Studie über Nachhaltigkeitspotenziale von Rechenzentren, die der eco Verband mit Unterstützung von Vodafone für die Allianz zur Stärkung digitaler Infrastrukturen in Deutschland beim Borderstep Institut in Auftrag gegeben hat.

Alexander Rabe, Geschäftsführer vom eco - Verband der Internetwirtschaft e.V., eröffnete die Runde und forderte in diesem Zuge die Politik zur aktiven Unterstützung der Rechenzentrumsbranche auf. Anschließend präsentierte Dr. Ralph Hintemann vom Borderstep Institut Ergebnisse besagte neue Studie zur Nachhaltigkeit von Rechenzentren. Gemeinsam mit einer leistungsfähigen Breitbrandinfrastruktur stellten Rechenzentren demnach das Rückgrat der Digitalisierung in Deutschland dar und hätten damit verständlicherweise einen wesentlichen Einfluss auf die aktuelle und künftige wirtschaftliche Entwicklung.

Rechenzentren und das Image als Stromfresser

Der Betrieb von Rechenzentren erfordere jedoch immer mehr Strom, auch würden sie allgemein als „Stromfresser“ betrachtet, auch von den Betreibern selbst. Durch den Einsatz neuer Energieeffizienztechnologien und einer intelligenten Einbindung von Rechenzentren in die Strom- und Wärmenetze könnten die Rechenzentren aber „nachhaltig werden“ und einen aktiven Beitrag zur Energiewende leisten, DataCenter Insider hat darüber immer wieder berichtet.

Die Rechenzentren in Deutschland verbrauchten laut Borderstep Institut im Jahr 2016 12,4 Milliarden kWh Strom, die Energieeffizienz der IT verbessere sich durch den technischen Fortschritt jedoch sehr schnell. Entsprechend Koomey’s Law verdoppelte sich die Anzahl der Rechenschritte pro Kilowattstunde in der Vergangenheit alle 1,57 Jahre. Auch die Kühlung und Stromversorgung der Rechenzentren sei in der Vergangenheit merklich effizienter geworden. „Sie glauben gar nicht, wie viele Innovationen wir hier – gerade durch Corona – sehen“, so Hintemann. Demgegenüber stehe ein stark steigender Bedarf an IT-Leistung – unterm Strich konnte der Stromverbrauch der Rechenzentren für Stromversorgung und Kühlung „fast konstant gehalten werden“.

Dennoch sei der steigende Strombedarf der Rechenzentren kritisch zu bewerten. Aufgrund des unzweifelhaften Strukturwandels hin zu mehr Digitalisierung sei es dringend geboten, Digitalisierung und Energiewende zusammenzuführen. Dabei seien die weitere Verbesserung der Effizienz der Rechenzentren, die Nutzung der Abwärme von Rechenzentren sowie die Aktivierung von Rechenzentren als Quelle von Regelleistung zur Stabilisierung des Stromnetzes „aussichtsreich“, so Hintemann.

CO2-Ausstoß sinkt

Gespannt wurden Aussagen Hintemanns zum CO2-Ausstoß der Rechenzentren erwartet. Die neue Studie, die in ihrer Gänze erst im Herbst veröffentlicht werden soll, belegten eine „erfreuliche Entwicklung“: Seit 2015 sei der Ausstoß rückläufig, ab 2030 könne Deutschland und Europa sogar mit einem deutlichen Rückgang rechnen.

Das liege nicht zuletzt an der Digitalisierung: Der elektrische Energiebedarf der Rechenzentren einschließlich der Server-, Speicher- und Netzwerktechnik sowie wesentlicher Infrastruktursysteme werde durch die fortschreitende Digitalisierung bis zum Jahr 2025 voraussichtlich auf etwa 16,4 TWh/a ansteigen, so frühere Zahlen des Borderstep Instituts. Diese Steigerung werde maßgeblich durch zusätzliche Server, Storage und Netzwerktechnik getrieben, deren Energieverbrauch von 7,1 TWh/a im Jahr 2015 auf 10,9 TWh/a im Jahr 2025 ansteigen werde. Der Strombedarf der Rechenzentrumsinfrastruktur bleibe jedoch aus besagten Gründen und trotz der steigenden IT-Stromleistung weitgehend konstant.

Weitere Verbesserung der Energieeffizienz von Rechenzentren erhofft sich Hintemann durch Neubauten, die in der Regel deutlich energieeffizienter seien. In Bestandsrechenzentren werden 40 bis 50 Prozent der Energie für die Infrastruktur, also im Wesentlichen für Klimatisierung und unterbrechungsfreie Stromversorgung, benötigt. Bei neu gebauten Rechenzentren liege dieser Anteil bei unter 25 Prozent.

Über 75 Prozent des Stromverbrauchs von neuen Rechenzentren erfolgen jedoch durch die IT, hier sei der Großteil möglicher Einsparpotenziale durch den Einbau höchsteffizienter IT-Komponenten und deren effizienter Nutzung, z. B. mit Energiemanagement und MSR-Technik, auszumachen. Aber auch in Bestandsrechenzentren existierten noch erhebliche Potenziale zur Verbesserung der Energieeffizienz – das Umweltbundesamt vermutet hier Einsparpotenziale von bis zu 50 Prozent.

Rechenzentren helfen bei der Stabilisierung des Stromnetzes

Eine sichere Stromversorgung für Deutschland ist auf eine ausreichende Regelleistung angewiesen. Mit zunehmendem Anteil von regenerativ erzeugtem Strom, dessen Erzeugung wetterabhängig ist und stark fluktuiert, sowie durch die Abschaltung der Atomkraftwerke in Deutschland wird die Sicherstellung einer stabilen Stromversorgung mit konstanter Netzfrequenz immer schwieriger.

Rechenzentren verfügen durch Notstromaggregate und Batterien zur unterbrechungsfreien Stromversorgung über große Kapazitäten an Regelleistung, die jedoch kaum genutzt werden. Nach Berechnungen von Borderstep waren in den deutschen Rechenzentren im Jahr 2014 über 700 MW an Stromerzeugungsleistung installiert – Tendenz steigend.

Dieses Regelleistungspotenzial von 700 MW könne seinem Charakter entsprechend der positiven Regelleistung zugeordnet werden. Durch das „Vom-Netz-Gehen“ eines Rechenzentrums werde das Netz entlastet und es steht für das „Restnetz“ mehr Leistung zur Verfügung. Die Bereitstellung von negativer Regelleistung, also die Lasterhöhung, sei für Rechenzentren kaum möglich.

Für den Rechenzentrumsbetreiber könnte der Markt der Sekundärregelleistung attraktiv sein, denn die Notstromversorgung stellt derzeit einen reinen Kostenfaktor im Rechenzentrum dar. Für die Teilnahme an einem Virtuellen Kraftwerk sei dafür lediglich eine vergleichsweise günstige informations- und kommunikationstechnische Anbindung erforderlich. Durch die Vermarktung von 1 MW Sekundärregelleistung hätte über das Jahr 2017 ein Erlös von etwa 44.000 € erzielt werden können, rechnete das Borderstep Institut vor.

Fazit: Digitalisierung muss nachhaltig sein

„Rechenzentren verbrauchen Energie, das müssen sie auch, sonst können sie nicht nachhaltig sein“, formulierte Hintemann abschließend und nach eigenem Befinden „salopp“. Andersherum: Ohne Rechenzentren wird es auch keine Energiewende geben.

Dr. Marc Schattenmann vom Umweltministerium bestätigte dies und nannte die Ergebnisse der Studie beeindruckend. Er berichtete anschließend von Konjunkturprogrammen der Bundesregierung für die Zeit nach Corona, die auf jeden Fall „grün“ motiviert sein müssten. „Die Digitalisierung bietet enorme Chancen, muss aber nachhaltig sein“, so Schattenmann.

Die Nutzung von Abwärme von Rechenzentren soll durch ein „Kataster“ unterstützt werden, in dem das Ministerium die Standorte von Rechenzentren in Deutschland sowie ihre Energiewerte listen will. Dieses Kataster sei für das kommende Jahr geplant. Für Schattenmann sind zudem die „vielen Hundertausende von Handys in den Schubladen bundesdeutscher Haushalte“ ein großes Umweltproblem. Man wolle auf verschiedenen Wegen dafür sorgen, dass technisches Gerät länger halte.

Inger Paus vom Vodafone Institut empfahl, das Problem „holistisch“ zu betrachten und so neue Wege zu „enablen“, um den Co2-Ausstoß zu verringern. Dr. Béla Waldhauser, Sprecher Allianz zur Stärkung digitaler Infrastrukturen, zeigte sich durchaus zufrieden mit den neuen Rechenzentren – vor 20 Jahren sei die Nachhaltigkeit noch nicht mal Thema für die Betreiber gewesen: „Mittlerweile kann es sich keiner mehr leisten, nicht energieeffizient zu sein.“ Ein holistischer Ansatz helfe auf jeden Fall, befand er.

Professor Meinel freute sich über die poliTalk-Videokonferenz per se. Sie belege die Fortschritte in Sachen Digitalisierung in Deutschland, wenngleich natürlich durch Corona angeschoben. An der Energieeffizienz führe jedoch kein Weg vorbei, er setzt auf „Clean IT“ – genau das Thema des poliTalks also. Das Hasso-Plattner-Institut (HPI) unterstütze die Sustainable Development Goals (SDGs) der UN und setze sich mit seiner Clean-IT-Initiative für eine nachhaltige Begleitung der digitalen Transformation ein. "Wir brauchen Intelligenz, um den Gesamtenergiebedarf auch mit vielen kleinen, regenerativen Quellen stabil decken zu können - das funktioniert nicht ohne digitale Lösungen", so Professor Meinel.

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