Flexible Lastverteilung Was ist Demand Side Response (im Rechenzentrum)?

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Die Stromnetze müssen flexibler werden, um besser mit den zunehmenden Lastschwankungen umgehen zu können. Mit einer intelligenten Laststeuerung per „Demand Side Response“ (DSR) können auch Rechenzentrumsbetreiber daran teilhaben – und zugleich Kosten sparen. Google macht es vor.

Die intelligente Steuerung von Lasten spielt in Anbetracht der steigenden Energiekosten und um die Stabilität in den Stromnetzen zu erhalten eine zunehmend wichtigere Rolle auf der ganzen Welt. Das gilt gerade auch für Rechenzentren, die viel Energie benötigen. Im Englischen wird für den deutschen Begriff „Laststeuerung“ die Bezeichnung „Demand Side Response“ (DSR) oder manchmal auch nur das kürzere „Demand Response“ verwendet.

DSR leistet einen maßgeblichen Beitrag zur Nachhaltigkeit im Datacenter, indem sie die Nachfrage nach Energie variabel steuert. In der einfachsten Variante werden Elektrizität verbrauchende Geräte einfach ab- und später wieder angeschaltet, um auf Lastschwankungen oder auch auf dynamische Stromtarife zu reagieren.

Manche Rechenzentrumsbetreiber haben bereits darüber hinausgehende Verfahren entwickelt, um zu bestimmten Zeiten Lasten flexibel auszulagern. Damit helfen sie den Versorgern und sparen zugleich Kosten.

Warum Google auf Demand Side Response setzt

Eine intelligente Steuerung von Lasten im Rechenzentrum ist insbesondere wegen der zunehmenden Nutzung erneuerbarer Energien von Bedeutung. Weil sowohl die Sonneneinstrahlung als auch die zur Verfügung stehende Windmenge schwanken, variiert auch die Menge der erzeugten Energie. Das ist einer der Gründe, warum die Energieversorger weiterhin Gas- und Kohlekraftwerke betreiben müssen.

Einer der ersten Rechenzentrumsbetreiber, der bereits DSR eingeführt hat, ist Google. Der Konzern hat im Oktober 2023 eine neue Methode vorgestellt, „um damit den Stromverbrauch der Rechenzentren zu senken, wenn das örtliche Stromnetz stark belastet wird“. Dazu verlagern die Datacenter des Internet-Giganten „einige nicht dringende Rechenaufgaben auf andere Zeiten und Orte, ohne dabei die Dienste zu beeinträchtigen“.

Als Beispiele nennt der Konzern etwa das Processing von „Youtube“-Videos oder das Hinzufügen neuer Wörter zu „Google Translate“, also weniger wichtige Aufgaben, die nun in schwächer ausgelastete Zeiten oder zu anderen Rechenzentren transferiert werden können. Das sei ein großer Schritt, um die Datacenter „so effizient wie möglich“ zu betreiben. Seit bereits 2020 sei man bestrebt, Arbeitslasten in Zeiten und an Orte zu verschieben, an denen mehr erneuerbare Energien zur Verfügung stehen.

In der Vergangenheit ist die steigende Nachfrage nach Energie hauptsächlich durch die Einspeisung kohlenstoffintensiver Ressourcen in das Netz gedeckt worden. Das Reduzieren der Last, um den Netzbetrieb zu stabilisieren, ist dagegen eine Notmaßnahme gewesen, die aber „nur als letztes Mittel“ eingesetzt wurde.

Damit ist nun Schluss. Google setzt jetzt auf Demand Side Response, um den Bedarf an Investitionen in fossile Energieträger zu senken. Außerdem soll dadurch die Nachfrage nach erneuerbaren Energiequellen gestützt und der Netzbetrieb insgesamt verbessert werden, so das Unternehmen. Wie das in der Praxis abläuft, zeigt Google an einem Beispiel (siehe. Abbildungen).

Der neue Algorithmus von Google erzeugt laufend aktualisierte Anweisungen für belastete Rechenzentren, um weniger dringende Rechenaufgaben vorübergehend auf einen späteren Zeitpunkt oder einen anderen Standort zu verlagern. Dabei komme es zu keinerlei Einschränkungen des Betriebs der Dienste, so das Unternehmen.

Nach Angaben von Google wurde Demand Side Response bereits im Winter 2022/23 in Europa genutzt, um die damals stark gestiegenen Energiekosten in Folge des Ukraine-Krieges abzufedern. Von Dezember 2022 bis zum März 2023 habe man jeweils zwischen 17:00 und 21:00 Uhr mit denen neuen Methoden den Energieverbrauch in den Google-Datacenter in den Niederlanden, Belgien, Irland, Finnland und Dänemark gesenkt.

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