Digitale Infrastruktur nachhaltig?

Fünfhundert Milliarden kWh. So viel Strom verbrauchen alle Rechenzentren dieser Welt pro Jahr. Das ist in etwa so viel wie gesamt Deutschland. Aber es gibt aktuell kaum wichtigere Infrastruktur als die Digitale. Ohne die Datenverarbeitung in den Rechenzentren würden Staaten, Krankenhäuser, Transportmittel, Telekommunikation, Finanzwelt und auch sonst so ziemlich alles still stehen. Nichts funktioniert mehr ohne Vernetzung. Und es wird immer mehr: Smart Cars, Smart Farming und viele andere Sektoren erfahren schon seit geraumer Zeit einen nicht aufhaltbaren Digitalisierungsschub. Wir können also nicht einfach den Verbrauch reduzieren. Wie also beginnen wir den Weg in Richtung nachhaltige digitale Infrastruktur?

Energieverbrauch:

Was verbraucht aber eigentlich so viel Energie? Zum einen müssen natürlich die Server-Farmen (sog. Racks) betrieben werden. Der Betrieb als solcher bedarf also schon einiges an Strom. Dazu kommt die Kühlung dieser Server. Es gibt mittlerweile eine Vielzahl an innovativen Kühlmethoden, beispielsweise mit Regenwasser, aber nach wie vor ist das ein energieverzehrender Prozess.

Ökostrom:

Viele Anbieter von Rechenzentren (so z.B. Google Cloud und Equinix) beziehen zu großen Teilen oder vollständig Ökostrom. Durch sinkende Kosten in der Erzeugung von Strom durch erneuerbare Energiequellen findet eine immer größere Nachfrage nach diesen statt. Ein Problem allerdings bleibt: Rechenzentren sind extrem stromfressend, und das rund um die Uhr. Das Internet macht nicht nachts Pause und fährt in den Energiesparmodus. Das heißt, auch Rechenzentren und die gesamte Infrastruktur rundherum brauchen 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche Energie. Viele Energiequellen, wie zum Beispiel Solar- oder Windparks, geben aber nicht kontinuierlich die gleiche Menge an Energie frei.

Internationale Verflechtungen:

Deshalb sieht man immer mehr (erfolgreiche) Bemühungen die Datenverarbeitung den Witterungsbedingungen im globalen Netz der Rechenzentren anzupassen. So verlagern große internationale Anbieter aufwendige Datenverarbeitungsprozesse in Rechenzentren an Standorten, an denen gerade gute Bedingungen für Stromerzeugung durch Sonne oder Wind herrschen. Ein solches Konzept ist allerdings insoweit nur ein eingeschränkter Lösungsweg, da er nur für international agierende Anbieter in Frage kommt und zum anderen mit hohen regulatorischen Anforderungen einhergeht.

Wasserkraft:

Ein wesentlich einfacherer Anknüpfungspunkt ist die Nutzung einer anderen Energiequelle: Wasserkraft. Hierbei wird kinetische Energie mittels einer Wasserkraftmaschine in Strom umgewandelt. Das Wasser setzt durch den Abwärtsfluss eine Turbine in Bewegung, die über einen Generator Strom erzeugt. Da Wasser immer gleichmäßig fließt, entstehen keine Verzögerungen und die erzeugte Strommenge bleibt kontinuierlich auf dem gleichen Niveau. Geradezu perfekt für die immer gleich bleibende Nachfrage im Rechenzentrum.

Allerdings ist natürlich auch nicht überall die Nutzung von Wasserkraft geboten. Viele Standorte haben ohnehin schon keinen Zugang zu fließendem Gewässer. Bei anderen ist das Gewässer zu schwach, um ausreichend Energie zu erzeugen. Der Faktor Energieversorgung wird bei der Standortwahl neben Netzanbindung, Erreichbarkeit und Sicherheit eine große Rolle spielen.

Fazit:

Schlussendlich müssen aber sämtliche Lösungen der erneuerbaren Energien herangezogen werden, um die immense Nachfrage zu stillen. Ein essentieller Anknüpfungspunkt ist ebenfalls die Speicherung von überschüssigem Strom für etwaige Versorgungsengpässe. Wird die langfristige (Zwischen-)Speicherung möglich, eröffnet das eine breite Palette an Möglichkeiten für Rechenzentrumsbetreiber.

Im Format “Theiners Talk” sprach ich gemeinsam mit Gerd Simon noch detaillierter über das Thema Nachhaltigkeit im Rechenzentrum. Das ca. einstündige Gespräch ist zum Nachschauen hier verfügbar.