Wirtschaftlicher und sozialer Fortschritt erfordern den Einsatz digitaler Technologien. Angesichts der Tatsache, dass digitale Produkte und Schnittstellen allmählich in jeden Bereich unseres täglichen Lebens Einzug halten, ist die Digitalisierung für Regierungen und Unternehmen von entscheidender Bedeutung. Jedoch, aufgrund der schlechten Sichtbarkeit der vernetzten Infrastrukturen, werden die direkten und indirekten Auswirkungen auf das Klima, die mit der zunehmenden Nutzung der Digitalisierung verbunden sind, immer wieder unterschätzt. [1]
In einer Erhebung von IDC (International Data Corporation) und Seagate, einem Anbieter von Festplatten und Speicherlösungen, wird dargelegt, wie rasant der Datenverkehr der letzten Jahre gestiegen ist und auch in Zukunft noch weiter wachsen wird. Beispielsweise wird prognostiziert, dass allein in den nächsten drei Jahren das globale Datenaufkommen auf 175 Zettabytes[2] in 2025 ansteigen soll. In 2018 waren es „nur“ 22 Zettabytes an Daten.[3]
Das bedeutet einfach gesprochen: Jede Suchanfrage, jeder Klick, jede Mail oder jedes gestreamte Video erzeugt Unmengen an Daten und diese verbrauchen sehr viel Strom, was sich negativ auf das Klima und die Umwelt auswirkt.
Gesellschaftliche, politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen für Green Data Center
Das bedeutet jedoch nicht, dass die digitale Entwicklung auf Grund des Klimas aufgehalten werden soll. Denn die Lösung der Frage des Energieverbrauchs wird nicht durch Verzicht auf die Technologien gelöst werden können, sondern durch die Vermehrung von Wissen und dessen Anwendung. Digitale Technologien vermehren den Wohlstand der Menschen weltweit und sorgen mit neuen Verfahren auch dafür in allen möglichen Branchen Energie einzusparen. Digitale Technologien müssen energieeffizienter und klimafreundlicher gestaltet werden, um den vollen Nutzen auszuschöpfen. Aber: Digitaler Klimaschutz ist kein Selbstläufer. Er muss von den Unternehmen aktiv betrieben und von der Politik gefördert werden.[4] Die Digitalisierung hat somit das Potenzial eine entscheidende Rolle beim Klimaschutz zu spielen.
Die Herausforderung zu energieeffizienter Informationstechnologie ist auf der politischen Agenda der EU ganz nach oben gerückt: Der Green Deal der EU zielt auf klimaneutrale, hoch energieeffiziente und nachhaltige Rechenzentren bis 2030 ab. In dem Dokument „Digitale Kompass 2030“ steht unter anderem Folgendes geschrieben:
„Mit dem erweiterten Index für die digitale Wirtschaft und Gesellschaft (DESI) wird die Kommission Mechanismen zur Messung der Energieeffizienz der von europäischen Unternehmen genutzten Rechenzentren und elektronischen Kommunikationsnetze einführen.“ [5]
Dadurch kann erwartet werden, dass es in den nächsten Jahren weitere Vorgaben von der Politik an Unternehmen geben wird. Diese sind somit zunehmend in der Pflicht ihre digitale Infrastruktur energieeffizient auszurichten. Somit rückt die Relevanz von energieeffizientem Wirtschaften auch für Unternehmen zunehmend in den Fokus.
Green IT fängt beim Rechenzentrum an
Allein im Jahr 2017 haben Server und Rechenzentren in Deutschland insgesamt 13,2 Milliarden kWh Strom verbraucht, so das Berliner Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit. Im Vergleich zum Vorjahr gab es einen Anstieg von 6 %. 2017 ist der Stromverbrauch so stark gestiegen wie seit zehn Jahren nicht mehr. Die fortschreitende Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft macht immer mehr zentrale Datenverarbeitung und -speicherung in Rechenzentren notwendig. Auch der Bedarf vieler professioneller Nutzer, Daten lokal zu speichern und zu verarbeiten, steigt rasant.[6]
Der ökologische Fußabdruck von Servern und Rechenzentren ist ein Beispiel dafür, dass die Digitalisierung massive Auswirkungen auf das Klima hat. Die Rechenzentren, Knotenpunkte und Speicherorte unserer digitalen Infrastruktur gehören zu den Bereichen der IT, welche am meisten Strom verbrauchen. Doch nicht nur der Stromverbrauch ist ein Problem, sondern auch die von den Servern erzeugte Wärme ist erheblich.[7] Die Rufe nach grünen Rechenzentren werden daher immer lauter.
Was ist ein grünes Rechenzentrum?
Ein grünes Rechenzentrum ist in seiner grundlegendsten Definition eine Einrichtung, die ihre Umweltauswirkungen durch wesentliche Konstruktionsmerkmale wie Strom- und Wasserverbrauch, CO2– Produktion und die zur Herstellung der Geräte verwendeten Materialien minimiert. Eine Anlage muss also vom Entwurf bis hin zum Betrieb optimiert werden, um wirklich nachhaltig zu sein. Und diese Verpflichtung erstreckt sich über die gesamte Lebensdauer des Rechenzentrums.
Zum einen kann man, um Rechenzentren nachhaltiger zu betreiben, auf regenerative Energien setzen. Das heißt Wind und Sonne sollen fossile Brennstoffe wie Kohle oder Gas bei der Erzeugung von Energie zunehmend ersetzen. Damit weicht man ebenfalls auf dezentrale und kleinere Energiequellen aus statt auf große zentrale Kraftwerke zu setzen. Regenerative Energiequellen wie Sonnen- und Windenergie unterliegen jedoch starken saisonalen Schwankungen und können teilweise auch nicht in den Nachtstunden genutzt werden. Aus diesem Grund kann es zu einer Produktion überschüssiger Energie kommen, die ins Netz eingespeist werden muss oder es kann zu Energieengpässen kommen wo ein Netzbezug erforderlich ist.
Kritiker sehen insbesondere die Einspeisung ins Netz kritisch, da die Netzbetreiber eine Überlastung des Netzes verhindern müssen. Als positive Referenz kann man hier jedoch Google nennen, welche beispielsweise ein System entwickelt haben, welches rechenintensive Aufgaben automatisiert in Zeiten ausführt, in denen CO2– arme Energiequellen wie Wind und Sonne im Überfluss vorhanden sind.[8] Ebenfalls müssen die Gebäude Strom und Wasser auf kosteneffiziente Weise nutzen. Der Umgang mit Wasser und die Nutzung erneuerbarer Energien setzen neue Maßstäbe, an denen grüne Rechenzentren gemessen werden. Von der Energiespeicherung bis zu Sonnenkollektoren wird alles eingesetzt, um den Verbrauch zu senken.
Source: Kyndryl (2022)
Ein weitere Aspekt bezieht sich auf das Thema der Nachnutzung der Energien, welche aus dem Rechenzentrum kommen. Auch unter dem Stichwort Abwärmenutzung bekannt. Denn der Strom, welcher in Rechenzentren fließt erzeugt Wärmeenergie. Diese Wärmeenergie kann weiter genutzt werden, um beispielsweise andere Gebäude zu heizen. Sprich die Abwärme, die aus den Rechenzentren entsteht wird weiterverwendet und nicht einfach in die Umwelt abgegeben.
In Braunschweig hat Kyndryl (damals noch als IBM) 2019 schon erste Erfolge gefeiert. Die Abwärme eines Rechenzentrums der Volkswagen Financial Services AG wird derzeit für die Beheizung von rund 400 Wohneinheiten in einem nahe gelegenen Neubaugebiet genutzt. BS Energy, ein regionaler Energieversorger, versorgt diese Wohneinheiten mit Fernwärme aus einem benachbarten Heizwerk. Das Projekt war von Bedeutung, da die Wärmerückgewinnung in Rechenzentren bisher als unwirtschaftlich galt, weil die Abwärmetemperatur für ein Warmwasser- oder Heizsystem zu niedrig ist. Mit allen Energiesparmaßnahmen kann das Level 4 Rechenzentrum nun im Volllastbetrieb im Jahresdurchschnitt einen PUE von weniger als 1,3 erzielen, so ein TÜV-Bericht vom November letzten Jahres.[9]
Auch die Wüstenrot & Württembergische AG (W&W) setzt auf Kyndryl. Dort wird die Rechenzentrumsabwärme zur Beheizung des Firmencampus in Kornwestheim genutzt. Mit der Wasser-Wasser-Wärmepumpe wird der neu gebaute Campus der W&W mit Wärme versorgt. Dabei können ca. 150kW Wärme aus dem Rechenzentrum mit einem hohen Temperaturniveau zur Gebäudebeheizung genutzt werden. Der Betrieb der Wärmepumpe kann parallel zur freien Kühlung verwendet werden, was doppelte Effizienz verspricht.
Darüber hinaus spielt auch das Thema Lüftung und Kühlung bei Green IT eine wichtige Rolle und ist neben der IT an sich der zweitgrößte Energieverbraucher. Klimatisierung sorgt dafür, dass die von Servern, Speichern und Netzwerkkomponenten erzeugte Wärme abgeführt und das Rechenzentrum in einem für die sensiblen Gerätschaften passenden Temperaturbereich gehalten wird. Neben dem Serverraum selbst müssen auch Schaltanlagen, Batterieräume, etc. gekühlt werden. In praktisch allen Rechenzentren sammeln heute Umluftsysteme die Wärme im Serverraum und leiten sie über ein Kühlmedium, wie z.B. Wasser oder Kältemittel, an einen Kühlkörper weiter.
In diesem Fall werden energieeffiziente Ansätze wie die freie Kühlung verfolgt. Dabei kommen zusätzlich je nach System verschiedene Kältemittel wie HFKW-Kältemittel, Propan oder andere natürliche Kältemittel zum Einsatz. Obwohl HFKW-Kältemittel recht sicher sind, schädigen sie die Ozonschicht und stehen daher in der Kritik (Die EU hat auch eine Einschränkung für ihren Verkauf bis 2030 verhängt). Darüber hinaus, um dem entgegen zu wirken, können Rechenzentren seit 2011 mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“ ausgezeichnet werden. Die Zertifizierung weist nach, dass in diesen Rechenzentren nur halogenfreie (natürliche) Kältemittel eingesetzt werden.[10]
Herausforderungen für Green Data Center
Kritiker merken jedoch an, dass es teilweise noch an dem nötigen regulatorischen Freiraum fehle, welcher das Potential von Rechenzentren Teil der Energiewende zu werden zunichte macht. Denn die steigenden gesetzlichen und institutionellen Anforderungen an Rechenzentren stehen im Kontrast zur Nachhaltigkeit. Zum Beispiel wäre unter anderem Windenergie sehr ertragsreich. Damit könnte ein kleines Rechenzentrum durch ein entsprechendes Speichersystem komplett versorgt werden. Jedoch stehen einem hier dann die gesetzlichen Vorschriften im Weg und verschrecken leider die Bauherren.
Ebenfalls müsse es zusätzlich zu den eingangs beschriebenen Maßnahmen noch mehr finanzielle Anreize seitens der EU und der Regierung geschaffen werden, um die aktuell noch zu große fehlende Wirtschaftlichkeit in Bezug auf die Nachhaltigkeit von Rechenzentren (und die damit in Verbindung stehenden innovativen Technologien) zu beseitigen.
Die richtigen Signale bzgl. Green IT werden unserer Meinung nach jedoch schon teilweise gesendet. Zum 1. Januar 2023 soll beispielsweise die Finanzierung der EEG-Umlage zur Förderung der Energiewende in Deutschland über den Strompreis enden. Für Unternehmen bedeutet der Wegfall eine deutliche Entlastung und das mache umweltfreundlichere, strombasierte Anwendungen (z.B. Abwärmenutzung) attraktiver.[11]
Kyndryl mit Erfahrung im Bereich Managed Data Center Services
Kyndryl selbst hat jahrelange Expertise im Bereich der Konzeption, Planung und Realisierung von nachhaltigen Rechenzentren. Um sich den stets verändernden Energie- und Umweltrichtlinien anzupassen, bietet Kyndryl Beratungsdienstleistungen sowie verschiedene Data Center Services an, welches ein am Markt einzigartiges Portfolio von industrialisierten und standardisierten Rechenzentren bereitstellt.
Source: Kyndryl (2022)
Auf der einen Seite sind wir in der Lage Rechenzentren schlüsselfertig unter Berücksichtigung der kundenseitigen Zertifizierungsanforderungen (Stichwort „Blauer Engel“) in hoher Qualität und zum vereinbarten Termin zum Festpreis anzubieten. Insbesondere unsere Referenzen in Bezug auf Projekte rund um die effiziente Nachnutzung von Abwärme zeigen, dass wir schon viel Expertise mitbringen. Auf der anderen Seite stellen wir im Rahmen unserer Managed-Services-Dienstleistungen von uns verwaltete und sichere Rechenzentrumskapazität zur Verfügung und unterstützen bei der Definition von individuell auf den Kunden abgestimmten hybriden Data Center-Konzepten. Auch Kyndryls Rechenzentren werden nachhaltig verwaltet. In 2020 wurden 55% des Stroms, der in den von Kyndryl betriebenen Rechenzentren, aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen.
Kyndryl ist der Partner im Kontext Green IT sowie nachhaltiger Managed Data Center Services und hilft dabei die idealen hybriden Infrastrukturkonzepte umzusetzen, um den größtmöglichen Mehrwert ihrer IT zu generieren.
Also packen wir es an.
Quellen
[2] Ein Zettabyte entspricht einer Billion Gigabyte.
[3] https://www.seagate.com/files/www-content/our-story/trends/files/idc-seagate-dataage-whitepaper.pdf
[4] https://www.bitkom.org/klimaschutz-digital
[7] https://t3n.de/news/macht-rechenzentren-gruen-1390759/
[8] https://www.cio.de/a/wie-google-seine-rechenzentren-auf-erneuerbare-energien-ausrichtet,3647160
[9] https://www.datacenter-insider.de/rz-abwaerme-versorgt-400-wohnungen-a-816813/
[10] https://www.umweltbundesamt.de/tipp/blauer-engel-fuer-rechenzentren
[11] https://www.tagesschau.de/koalitionsvertrag-147.pdf
Ein Gedanke zu „Nachhaltigkeit in der IT: Green Data Center Services“