Datacenter in der Pflicht, Umweltgift zu sparen Verantwortung - ein Gebot für den Maschinenraum der Digitalisierung

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Es muss eine Möglichkeit geben, für digitale Dienstleistungen, wie Cloud oder Software-as-a-Service einen CO₂-Fußabdruck für die Verbraucher bereitzustellen - für Unternehmenskunden und Endverbraucher, die etwa Filme aus der Cloud schauen möchten. Anbieter, die sich heute bemühen das zu ermöglichen, sind die Pioniere einer nachhaltigen Digitalwirtschaft. Doch: Einen Fluchtweg gibt es für keinen.

Die Digitalisierung unserer Gesellschaft und Wirtschaft nimmt weiter Geschwindigkeit auf - von Produkten, Dienstleistungen und Bürokratie - alles soll digital werden. Als das neue Allheilmittel für die Klimakrise, Ungerechtigkeit, Globalisierung und vielen weiteren Bereichen, sieht sich die IT-Branche auf einmal im Zentrum eines neuen Wirtschaftszweiges - der Digitalwirtschaft.

Anders als in der Vergangenheit geht es nunmehr nicht nur um die Zuverlässigkeit eines SAP-ERP Systems für einen Konzern, sondern um digitale Anwendungen als Wirtschaftsmotor, um ein Internet-of-Things das mit Hilfe von Sensordaten und Künstlicher Intelligenz (KI) den Klimawandel verhindern soll und um virtuelle Handelsplattformen, für alles vom Metallhandel bis hin zu virtuellen Währungen. Mit diesem Wandel von einem reinen Dienstleistungsgeschäft in einen eigenen, komplexen Wirtschaftszweig kommen auch neue Anforderungen, primär: Verantwortungen.

In diesem Herbst hat die Arbeitsgruppe für digitale Infrastruktur rund um Marina Köhn vom Bundesumweltamt gemeinsam mit dem Fraunhofer und Öko-Institut seine Forschungsergebnisse (KPI4DCE 2.0) im Bundesministerium für Umwelt vorgestellt. Bundesministerin Svenja Schulze, erklärte im Vorfeld, wie sich die Bundesregierung die Verantwortung der Digitalwirtschaft vorstellt: durch Transparenz und nachhaltiges Handeln, insbesondere von Rechenzentren und Übertragungsnetzbetreibern.

Das Rechenzentrum als Maschinenraum der Digitalisierung

Das ist neu – dass ein Ministerium Datacenter überhaupt wahrnimmt – öffentlich. Doch Rechenzentren sind die Maschinenräume der Digitalisierung mit Hochleistungsrechnern als Motoren, angetrieben von Daten als Treibstoff. Und wie ein klassischer Verbrennungsmotor müssen sich auch Rechenzentren den kritischen Fragen hinsichtlich der Umweltverträglichkeit, des Ressourcenverbrauchs und der Nachhaltigkeit stellen.

Eine der Herausforderungen besteht darin, dass sich digitale Prozesse schneller, komplexer und exponentieller entwickeln als bisher bekannte industrielle Prozesse. Die klassische Verbrauchsanalyse des Verbrennungsmotors greift hier zu kurz. Und genau darin liegt die Herausforderung für Rechenzentren; wie definiert man Nachhaltigkeit und wie kann sie messbar gemacht werden?

Die vorgestellte Methodik des Umweltbundesamts macht hierzu einen konkreten Vorschlag, mit dem Fokus auf die Messung der Gesamteffizienz von Rechenzentren. Dabei geht es nicht um den Energieverbrauch, sondern auch um die effiziente Nutzung von Ressourcen und um Treibhausgaspotentiale. Daraus ergibt sich ein holistisches Gesamtbild wie effizient ein Rechenzentrum Energie, Wasser und Rohstoffe einsetzt.

Aus den erarbeiteten Kennzahlen entsteht ein Energie-Ausweis: Er macht Rechenzentren vergleichbar und schafft Transparenz zum verantwortungsvollen Umgang mit Umwelt und Ressourcen. Gemeinsam mit einem Kataster, in dem nachhaltig agierende Rechenzentren gelistet werden, entstehen auf diese Weise Chancen für Rechenzentrumsbetreiber zu beweisen, dass sie einen nachhaltigen Beitrag zur Bekämpfung der Klimakrise leisten.

Transparenz ist nicht neu

Ein Energieausweis für Rechenzentren sorgt für Transparenz- das ist ein Konzept, welches eher neu für den IT-Sektor ist. In den meisten Industrien hingegen werden seit Langem sämtliche Daten und Informationen über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg offengelegt, insbesondere um Eingriffs- und Unterstützungsmöglichkeiten aus der Forschung, für Innovation und Regierungen zu schaffen.

Im Kontext der Klimakrise, sollten sich alle Unternehmen, eben auch die der IT-Branche, welche nebenbei bemerkt, sowohl hochtechnisiert als auch profitabel sind, einbringen und mitwirken. Rechenzentren und Netzwerkbetreiber messen ohnehin eine Vielzahl von Parametern und können Daten bereitstellen, um Transparenz zum Ressourcenverbrauch zu schaffen. Es geht dabei nicht um eine Sanktionierung, sondern darum, eine Möglichkeit zu schaffen, den Herausforderungen durch Forschung und richtige Anreizsysteme zu begegnen und den IT-Sektor schließlich emissionsfrei und ressourcenschonend aufzustellen.

Die Digitalisierung ist nun einmal der Wirtschaftszweig der Zukunft. Auf den digitalen Plattformen bauen neue Industrien auf, so dass diese die Basis für die Dekarbonisierung weiterer Sektoren bilden. Eine besondere Verantwortung tragen die Betreiber der digitalen Infrastruktur, es liegt an ihnen nachhaltige Strategien zur Ressourceneinsparung zu implementieren.

Rechenzentren in der Verantwortung

Zu den vorgeschlagenen Maßnahmen der Forschungsgruppe aus dem Umweltbundesamt gehören Abwärmenutzung, bedarfsgerechte Planung und eine Priorisierung von Nachhaltigkeit in der öffentlichen Beschaffung von IT-Dienstleistungen. Besonders das Thema Abwärmenutzung wird in der Industrie immer wieder einmal „heiß“ debattiert.

Ansätze gibt es einige: von Flüssigkühlung, über Öl-Bäder, bis hin zu adiabatische Kühlungen mit oder ohne Wärmepumpe. Nur wirklich nutzen will das keiner. Aus Sicht vieler Marktteilnehmer fehlen die Anreize, oder es entsteht zu viel Risiko.

Fakt ist: Entsteht bei der Nutzung elektrischer Energie Wärme, gilt es diese zu nutzen - in der Energie-Erzeugung gelten neue Anlagen, wie Gaskraftwerke, ohne eine Nutzung der Abwärme als Verschwendung. Der Wärmesektor setzt daher mittlerweile zu einem großen Anteil auf die aus Gas- und Kohlekraftwerken stammende Abwärme.

Energieversorger und Datacenter stehen an einem Wendepunkt

Rechenzentren sind mit Power-to-Heat eine Ressource der Zukunft

Im Rahmen der Energiewende, wird diese nicht mehr lange zur Verfügung stehen. Es geht also nicht nur um den verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen, sondern auch um die Erschließung zukunftsfähiger Wärmequellen.

Immer wieder: Nutzung von Abwärme

Auch deutsche Pioniere der Datacenter-Ausstatter und Datacenter-Betreiber haben sich schon vor Jahren das Thema Abwärmenutzung zu eigen gemacht. Für die Abwärme wurden kreative und innovative Lösungen gefunden. Diese reichen von der Gebäude-Integration bis hin zur Beheizung ganzer Schwimmbäder oder Gewächshäuser. Zugleich bewegt sich der gesamte Gebäudesektor aufgrund von Effizienzpotenzialen zu immer niedrigeren Temperaturniveaus in den Heizsystemen hin und macht damit die flächendeckende Integration von Niedertemperatur Wärmequellen lukrativer.

Der zweite Bereich, dem mehr Aufmerksamkeit zukommen muss, ist die Gesamtauslastung von Rechenzentrumskapazität. Die effiziente Nutzung, nicht nur der Flächen, sondern auch der IT-Systeme, stellt immer noch einen der größten Hebel für Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Rechenzentren da. Nach den Forschungsergebnissen vom Umweltbundesamt, liegt die CPU-Auslastung in der Regel unter 20 Prozent, selten höher als 30 Prozent.

Wir machen uns gegenseitig zum „Sündenbock''

Bei der Verbesserung der Auslastung kommt auch eine der größten Herausforderungen vieler Betreiber von Co-Location-Rechenzentren ins Spiel: Die Server-Hardware gehört ihnen zumeist nicht, sondern den Unternehmen, die eigentlich nur Stellfläche und Strom mieten. Die Server werden wiederum von einer IT-Abteilung oder einem Dienstleister betrieben, der mit den eigentlichen Anwendungen nichts zu tun hat.

Sowohl Betreiber als auch IT haben nur eine Anweisung: 100 Prozent Verfügbarkeit und maximale Leistung. Nachhaltiges Handeln sucht man hier vergeblich. Und jeder Marktteilnehmer, innerhalb Wertschöpfungskette, zeigt mit dem Finger auf den jeweils anderen. Es gilt die Zusammenarbeit über die Grenzen der jeweiligen Verantwortung hinweg zu fördern.

Europa als Pionier für eine nachhaltige digitale Infrastruktur?

Auch bei Gaia-X sollte die Nachhaltigkeit mehr zur Geltung kommen. Bei der Zertifizierung und Einbindungen von Gaia-X-zertifizierten Rechenzentren sollte der Energie-Ausweis gefordert werden und ein hoher Anspruch an Effizienz und Nachhaltigkeit deutlich werden. Anwendungen und Infrastruktur müssen sich gegenseitig herausfordern, um die effiziente Auslastung von IT-Infrastruktur zu ermöglichen.

Zuletzt müssen weitere neue Anreize geschaffen werden. Unternehmen und öffentliche Einrichtungen werden bei der Beschaffung von Rechenkapazität zunehmend auf Nachhaltigkeit Wert legen. Rechenleistung gehört zur Wertschöpfungskette von vielen neuen Produkten und Dienstleistungen und muss sich denselben Nachhaltigkeitsanforderungen unterwerfen, welche sie auch in anderen Bereichen existieren.

Öffentliche Einrichtungen spielen dabei eine zentrale Rolle; durch entsprechende Beschaffungsrichtlinien kann eine Nachfrage für nachhaltige IT-Kapazität und Rechenleistung geschaffen werden. Konsumenten sollten mehr Transparenz in Ihre Verbräuche bekommen und so in der Lage sein ihr Nutzerverhalten anzupassen.

Aber, so ist es auch nicht

Mittlerweile werden Rechenzentren in zahlreichen Publikationen und auf Veranstaltungen als die größten Umweltsünder unserer Zeit dargestellt. Dem ist nicht so.

Kennzahlen für Datacenter gesucht. Ein Kommentar

Welche Metriken sollten Rechenzentren und ihre Effizienz beschreiben?

Besonders in Europa wird in Rechenzentren so viel Innovation betrieben, wie in kaum einer anderen Region: adiabatische und Öl-basierte Kühlungssysteme, zum Beispiel von Asperitas und Menerga, Wiederverwendung von gebrauchten Servern im Hosting-Bereich, wie bei ScaleUp und Biohost, direkte Flüssigkühlung auch im großen Stil, etwa bei Cloud & Heat sowie OVH. Es gibt unzählige Beispiele für innovative Rechenzentren in Deutschland und Europa.

* Max Schulze ist Vorstandsvorsitzender der Sustainable Digital Infrastructure Alliance e.V. (SDIA).

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