Volkswagen_Rechenzentrum

Im norwegischen Rjukan betreibt VW ein klimaneutrales Rechenzentrum. Bild: Volkswagen

| von Johannes Winterhagen

Durch cloudbasierte Anwendungen steigt der Stromverbrauch. Und doch ist die Cloud per se deutlich energieeffizienter als lokales Computing auf dem Desktop oder einem IoT-Rechner. Was zunächst widersprüchlich klingt, will Ralph Hintemann vom Borderstep-Institut in Berlin miteinander in Einklang bringen. Jahr für Jahr trägt er die Zahlen einer höchst unübersichtlichen Branche zusammen. Weil kaum ein Betreiber von Rechenzentren seine Stromrechnung offenlegt, muss Hintemann mit einer Vielzahl von Annahmen arbeiten. Aktueller Stand seiner Recherchen: Im Jahr 2017 verbrauchten die deutschen Rechenzentren, in denen rund 2,4 Millionen Server standen, 13,2 Milliarden Kilowattstunden Strom. Im Referenzjahr 2010 waren es nur 10,5 Milliarden. Der gesamte Bruttostromverbrauch in Deutschland lag 2017 bei rund 600 Milliarden Kilowattstunden.

Dennoch: Die Energieeffizienz der Rechenzentren in Deutschland steigt weiter an. Die durchschnittliche Power Usage Efficiency, kurz PUE genannt, verbesserte sich im Vergleichszeitraum von 1,98 auf 1,75. „Neue Rechenzentren“, stellt Ralph Hintemann fest, „kommen oft auf Werte von 1,3 oder besser.“ An der alleinigen Ausrichtung an diesem Wert, der das Verhältnis des Energieverbrauchs für die Gebäudeinfrastuktur zum IT-bedingten Stromverbrauch beschreibt, üben Branchenexperten allerdings seit längerer Zeit Kritik. „In einigen Fällen kann eine alleinige Fixierung auf diesen Wert sogar zu Fehlentscheidungen führen“, sagt Hintemann. „Eigentlich bräuchte man ein Maß, das den Energieverbrauch auf die erbrachte Rechenleistung bezieht.“ Zudem sollte im Rahmen einer Lebenszyklusanalyse eigentlich auch die Energie berücksichtigt werden, die für die Errichtung des Rechenzentrums benötigt wird. Rund zehn Prozent, schätzt er, entfallen auf den Bau sowie die Herstellung von Anlagentechnik und Servern. Wie so oft kommt es darauf an, was miteinander verglichen wird.

Cloud-Dienste bieten Einsparpotenziale

Für Jörg Kähler, der beim IT-Dienstleister Arvato Systems Lösungen für moderne Arbeitsplätze entwickelt, sind Cloudanwendungen aufgrund ihrer besseren Skalierbarkeit oft die beste Lösung. Sein Maßstab ist der Rechner am Arbeitsplatz. „Viele Angestellte haben da einen V8-Motor auf dem Schreibtisch, könnten ihre Aufgaben aber auch mit einem Dreizylinder erledigen“, sagt er. Zudem müssten lokale Server immer auf die Spitzenlast und speziell in der Autozulieferbranche mehrfach redundant ausgelegt werden. „Das alles führt zu ungenutzten Kapazitäten und damit zu erhöhtem Stromverbrauch.“ Getrieben von den Initiativen zu CO2-neutralen Lieferketten wenden sich immer häufiger mittelständische Zulieferer an ihn und fragen explizit nach energieeffizienten Lösungen für ihr Rechenzentrum. Nach einer Bestandsaufnahme empfiehlt Kähler zunächst oft einfache Schritte, etwa die Verlagerung von SAP-Daten in eine Microsoft-Azure-Cloud. „Im nächsten Schritt muss man sich dann ansehen, welche Computerprogramme auch als Software as a Service in der Cloud betrieben werden können.“ Bestandsapplikationen, etwa zur Angebotserstellung, seien oft noch individuell programmiert und ausschließlich auf Funktion ausgelegt – ohne Rücksicht auf Ressourcenoptimierung. Einer Microsoft-Studie zufolge steigt die Energieeffizienz beim Einsatz von Cloud Computing und Cloudspeichern zwischen 22 und 93 Prozent.

Zudem kann die Effizienz der Gebäudeinfrastruktur gesteigert werden, wie Arvato Systems in Gütersloh zeigt. Im Mittelpunkt steht dabei die Kältebereitstellung. In einem ersten Schritt wurde das Zentrum in einzelne Serverräume geclustert, die komplett eingehaust sind. So können sich Kühlluft und warme Abluft nicht vermischen. In den kalten Monaten wird den Kälteanlagen so viel Außenluft zugemischt wie möglich. Seit Mitte 2017 nutzt Arvato ein benachbartes Blockheizkraftwerk, um im Sommer Kälte aus überschüssiger Heizwärme zu erzeugen. Möglich macht das eine Absorptionskältemaschine – eine aufwendige Form der Klimatisierung, die das Kältemittel nicht mit einem Kompressor verdichtet, sondern mit zwei Salzlösungen bindet und wieder freisetzt.

Skandinavien bleibt beliebter Standort

Solchen kostspieligen Maßnahmen entgeht, wer sein Rechenzentrum gleich in Regionen verlegt, in denen die Sommertage kühler sind – und idealerweise die Stromerzeugung auch bereits heute überwiegend mithilfe erneuerbarer Quellen erfolgt. So hat Volkswagen Mitte des Jahres ein nach eigenen Angaben klimaneutrales Rechenzen­trum im norwegischen Rjukan eröffnet. Der Ort, 150 Kilometer von Oslo entfernt, liegt in einem von Westen nach Osten verlaufenden Tal, so eng, dass die Sonne im Winterhalbjahr den Boden nie erreicht. Was dennoch an Strom benötigt wird, stammt zu hundert Prozent aus Wasserkraft, eine Energieressource, die das Land im Überfluss besitzt. Ein zweites klimaneutrales Rechenzentrum betreibt Volkswagen in Island – die gesamte jährliche CO2-Einsparung soll 12 000 Tonnen betragen. An den deutschen Standorten arbeite man mit indirekter Freikühlung und Anpassung der Kaltwassertemperaturen und setze zudem „energiesparende Betriebsanlagen“ ein.

Als Standort für große Cloudanbieter wie Amazon oder Microsoft wird Deutschland allerdings zunehmend unattraktiv. Die Stromkosten belaufen sich je nach Geschäftsmodell auf zehn bis 20 Prozent des Umsatzes. „Die deutschen Stromkosten führen zur Abwanderung“, prognostiziert Hintemann. Zudem stoße an deutschen Knotenpunkten wie Frankfurt die Stromversorgung selbst an Grenzen. Der Energieeffizienz muss diese Entwicklung nicht schaden. So hat sich Microsoft das Ziel gesetzt, die globalen CO2-Emissionen von 2013 bis 2030 um 75 Prozent zu reduzieren. Dabei geht das Unternehmen auch ungewöhnliche Wege: Vor der schottischen Nordseeküste baut es derzeit ein Rechenzentrum unter Wasser. Noch handelt es sich um ein Forschungsprojekt, gerade mal 864 Server sollen in einem hermetisch verschlossenen Druckbehälter auf dem Meeresgrund untergebracht werden.

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