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Green IT: Wie nachhaltige Rechenzentren zum Klimaschutz beitragen
veröffentlicht am 01.10.2020 von LeihDeinerUmweltGeld
Grüne IT-Infrastruktur kann einen wesentlichen Beitrag zu einer wirklich nachhaltigen Digitalisierung leisten – vorausgesetzt Green IT wird richtig angegangen. Dazu braucht es eine ganzheitliche Planung. Wie kann diese aussehen?
Das Erzbistum Paderborn macht vieles anders. Das fiel Martin Weber sofort auf. So sind mittlerweile für das Erzbischöfliche Generalvikariat täglich auch zwei E-Autos und drei Hybrid-Fahrzeuge im Einsatz – ganz im Sinne des Klimaschutzes. Doch nicht nur hier soll es möglichst ressourcenschonend zugehen, sondern auch in der IT. Als Geschäftsführer der Konseq GmbH berät Weber Unternehmen und Institutionen in Sachen nachhaltiger IT-Infrastruktur. Im Auftrag der Prior1 GmbH, einem Planer und Errichter von Rechenzentren, war Weber in Paderborn aktiv. Das Ziel: Die Planung eines zukunftsfähigen neuen Rechenzentrums für die Erzdiözese.
Green IT: Digitalisierung nachhaltig gestalten
Nachhaltige Rechenzentren, grüne IT-Infrastruktur, klimafreundliche Digitalisierung ¬– unter dem Begriff „Green IT“ versammelt sich eine Vielzahl von Begriffen. Ein Aspekt dessen sind Rechenzentren und Serverräume – die Zentralen der heutigen digitalen Welt –, die energieeffizient genutzt werden. In Deutschland gibt es laut einer Untersuchung des Borderstep Instituts im Auftrag des IT-Branchenverbands Bitkom mehr als 23.000 davon. Das macht die Bundesrepublik zu einem der wichtigsten Standorte für Informationstechnologie weltweit, gleich hinter den USA. So befindet sich beispielsweise in Frankfurt der größte Internetknotenpunkt der Welt.
Dabei ist für die Bewältigung der anfallenden Datenströme enorm viel Energie notwendig. Die Frage, mit der sich Berater wie Martin Weber beschäftigen: Wie können wir die Digitalisierung nachhaltig und ressourcenschonender gestalten? Im Jahr 2017 benötigten Rechenzentren in Deutschland mehr als 13 Milliarden Kilowattstunden. Das entspricht dem Stromverbrauch Berlins. In Frankfurt am Main, wo durch den Internetknoten sehr viele Rechenzentren angesiedelt sind, entfallen 20 % des gesamten Stromverbrauchs der Stadt auf den elektrischen Energiebedarf von Rechenzentren.
Rechenzentren verbrauchen viel Energie
Eines dieser 23.000 Rechenzentren betreibt das Erzbistum Paderborn. Das Gebäude, das das neue Rechenzentrum im Erdgeschoss beherbergen wird, liegt inmitten der Stadt in der Nähe des Doms. Gleich nebenan entspringt die Pader, der namensgebende Fluss der Stadt in NRW. „Der Stromverbrauch der Infrastruktur des alten Rechenzentrums, also im Wesentlichen Kühlung und unterbrechungsfreie Stromversorgung, entsprach in etwa nochmal dem des Verbrauchs der IT-Systeme“, erklärt Martin Weber. Das ließ sich auch effizienter gestalten.
Hier setzt der Konseq-Geschäftsführer an und macht deutlich: „Im Rechenzentrum des Erzbistums wird im Verhältnis zur Raumgröße eine sehr große elektrische Last installiert. Die gesamte durch die IT-Systeme aufgenommene elektrische Energie wird in Wärme umgewandelt. Das bedeutet: Ohne Kühlung wird es sehr schnell, sehr heiß.“ IT-Systeme reagieren sensibel auf Hitze. Sie fallen entsprechend schnell aus. Um das zu verhindern, muss der Serverraum konstant gekühlt werden – und das verbraucht im schlechtesten Fall viel Energie und verursacht somit Emissionen.
Nachhaltige Rechenzentren rücken in den Fokus
Eine aktuelle Bitkom-Studie besagt, dass 90 % der Emissionen eines Rechenzentrums während seiner Nutzung entstehen. Durch den Einsatz energieeffizienter Klimatechnik lassen sich diese Emissionen zum Teil vermeiden. „Vor zehn Jahren war das Thema „nachhaltige Rechenzentren“ nur etwas für Idealisten“, blickt Weber zurück. Das hat sich mittlerweile geändert. Heute sei das Thema nachhaltige Digitalisierung und IT anders bei Unternehmen verankert – und das nicht nur bei den großen Playern. Auch die Bundesregierung ist auf die Thematik aufmerksam geworden und hat es in den Fokus genommen.
In unserem gewöhnlichen Alltag sehen wir Rechenzentren hingegen kaum. Sie gehören zur hochsensiblen Infrastruktur, ihre Standorte sind von außen unscheinbar. Und doch sind sie allgegenwärtig und werden von jedem ständig und unbewusst genutzt. „Ohne Rechenzentren wären beispielsweise unsere Smartphones höchstens noch als Fotoapparate nutzbar. Man könnte keine Apps nutzen, keine Internetseiten aufrufen, keine Nachrichten senden und empfangen und auch nicht telefonieren“, erklärt Martin Weber. Immer mehr und leistungsfähigere Anwendungen erfordern immer mehr Rechenleistung.
Diese Entwicklung verfolgt auch Stefan Maier, Geschäftsführer der eingangs erwähnten Prior1 GmbH. „Mittlerweile ist der Energiehunger der deutschen Rechenzentren so gewaltig, dass vier mittelgroße Kohlekraftwerke zu deren Energieversorgung von Nöten sind“, erklärt Maier. Zudem würden enorme Materialeinsätze in der IT und der Versorgungstechnik aufgewendet, um den Betrieb zu sichern.
Rechenzentren sind Teil der Lösung
Die Digitalisierung wirkt in diesem Zusammenhang auf zwei Arten in der Umwelt. Erstens ist sie ein wirkungsvoller Hebel, um nachhaltige Lösungen zu schaffen und einer breiten Masse zugänglich zu machen. Das macht sich aktuell besonders bemerkbar. Ein Beispiel: Die Zahl der Videokonferenzen hat in den vergangenen Monaten massiv zugenommen. Hingegen sank die Zahl der Geschäftsreisen signifikant, was die hierdurch verursachten Emissionen verringerte. Doch durch die Zunahme der digitalen Meetings war auch mehr Rechenleistung und somit mehr Energie notwendig.
In diesem Zusammenhang sollten Rechenzentren Teil der Lösung werden und nicht Teil des Problems. Die Vorteile durch neue digitale Instrumente wie z. B. Smart Grid zur Unterstützung der Energiewende, freiem Zugang zu Wissen oder einfache und schnelle Kommunikation sollten nicht durch den Ressourcenverbrauch wieder zunichte gemacht werden. „Rechenzentren lediglich als Ressourcenverbraucher zu brandmarken greift viel zu kurz“, so Prior1-Geschäftsführer Stefan Maier, „die Digitalisierung hilft uns, Energie und Ressourcen einzusparen.“
Potenzial durch Abwärmenutzung
Zurück nach Paderborn. Dort fand Weber gute Bedingungen vor, um seine Vorstellung von „Green IT“ umzusetzen. Für den Rechenzentrums-Berater bedeutet das im Idealfall: „Einsatz von erneuerbaren Energien, möglichst geringer Energieverbrauch während der Nutzung und die entstehende Abwärme so verwenden, dass an anderer Stelle der Einsatz fossiler Energien zu Heizzwecken reduziert oder sogar vollständig vermieden werden kann.“ Dann sei sogar eine negative CO2-Bilanz eines Rechenzentrums möglich. Beim Erzbistum kam er seiner Vorstellung dessen schon nahe.
Da das IT-Gebäude nahe an der Pader liegt, kann die Kühlung des Rechenzentrums sehr energieeffizient durch die Nutzung von Grundwasser erfolgen. Dieses wird durch einen eigens hierfür angelegten Brunnen gefördert, über einen Plattenwärmetauscher geführt und daraufhin wieder über einen Schluckbrunnen zurück in das Erdreich geleitet. „Hierdurch kann ganzjährig auf den Einsatz energieintensiver Kältemaschinen verzichtet werden“, freut sich Weber.
In der Heizperiode wird die Abwärme des Rechenzentrums zudem durch den Einsatz von Wärmepumpen zur Beheizung des gesamten Gebäudes nutzbar gemacht. Auf dem Dach des Gebäudes wird zudem eine Photovoltaik-Anlage installiert, um das Rechenzentrum zumindest teilweise, durch direkt vor Ort erzeugte erneuerbare elektrische Energie zu versorgen.
Gesamte IT-Infrastruktur nachhaltig gestalten
Besonders in der Abwärmenutzung sehen Expertinnen und Experten großes Potenzial. In einem Rechenzentrum wird Strom in Wärme umgewandelt. Doch diese Wärme wird fast immer ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Abwärme können Rechenzentren auf vielfältige Art und Weise zurück in den Energiekreislauf geben. So z. B. für angrenzende Bürogebäude oder Lagerhallen, über den Anschluss an Nah- und Fernwärmenetze bis hin zur Nutzung für Gewächshäuser und „Vertical Farming“.
„Das ist der Ansatz, den wir verfolgen müssen“, erklärt Konseq-Geschäftsführer Martin Weber. Es dürfe nicht nur heißen: Was kann ich durch den Einsatz von IT nachhaltiger gestalten? Es gehe vielmehr darum: „Wie kann ich zusätzlich die IT-Infrastruktur und ihre Prozesse nachhaltig und umweltfreundlich konzipieren?“
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