Grüne Cloud – Wie die IT-Branche nachhaltiger werden kann

Streamen, surfen, speichern - alles, was Internet-User im Netz tun, wird über Rechenzentren abgewickelt. Je mehr Digitalisierung es gibt, desto mehr Energie verbraucht die Branche. Dabei könnten die Zentren längst klimafreundlicher arbeiten. Christian Erll | 27. März 2023, 18:40 Uhr

Wie grün geht
Cloud-IT? – Rechenzentren sollen klimafreundlicher werden

*Eine
Sendung von Christian Erll*

Ein
grauer Morgen in Enge-Sande in Nordfriesland, etwa 30 Kilometer von
der dänischen Grenze entfernt. Am Rande eines ehemaligen
Militärgeländes führt Stephan Sladek, technischer Leiter des
Rechenzentrumsanbieters Windcloud, in das Herzstück seines
Unternehmens.

[leises Piepen von Keypad-Eingabe,
Türöffnen, lauter werdende Lüftergeräusche der Server]

In
dem spärlich beleuchteten Raum stehen sich zwei Reihen
Metallschränke gegenüber – zehn auf jeder Seite. Darin blinken
übereinander angeordnete Server und pusten warme, trockene Luft in
den schmalen Gang an ihrer Rückseite. Sladek bleibt hinter einem der
Schränke stehen, in dem die Lüfter von fast zwei Dutzend Einheiten
wirbeln:

„Also das ist hier unser
energieintensivster Schrank. Man sieht das ja, das sind ja um die 20,
24 Server. Der macht schon ein bisschen Wärme. Also der macht jetzt
irgendwie so 5, 6 KW, der Schrank.“

Fünf
bis sechs Tausend Watt – viel Strom, der da auf einer Fläche von
nicht mal einem Quadratmeter in der Elektronik verbraucht wird. Teile
der Hardware betreibt Sladeks Unternehmen selbst und bietet darauf so
genannte Cloud-Dienstleistungen an. Beispielsweise mittelständische
Unternehmen und Behörden aus der Region speichern und versenden
hierüber ihre Daten.

In anderen Schränken steckt von Kunden
mitgebrachte Technik, die darauf eigene Dienste bereitstellen oder
ihre Daten sichern.

Alle
Server zusammengenommen kommen auf eine Leistung von 30 Kilowatt,
sagt Sladek. In nur einer Stunde verbraucht die Technik in diesem
Raum damit so viel wie etwa zehn deutsche Durchschnittshaushalte im
ganzen Jahr. Windcloud bezieht für den Betrieb regenerativen Strom
von einem regionalen Anbieter, der ebenfalls auf dem alten
Bunker-Areal in Enge-Sande sitzt, das jetzt GreenTec-Campus heißt
und einige Unternehmen aus der Wind-, Solar- und
Elektromobilitätsbranche beherbergt.

Völlig autark vom Stromnetz
gehe es noch nicht. Aber die Energie in der Region sei ohnehin
immer 100 Prozent aus erneuerbaren Energien gewonnen, sagt Sladek –
aus Wind und Biomasse. Stünden die Server hingegen in der Lausitz,
käme der Strom zwangsläufig aus den Kohlekraftwerken dort.

„Für den Fall, dass tatsächlich mal
längere Zeit Dunkelflaute herrscht, müssen wir ja den Strom aus dem
Netz ziehen. Dann kriegen wir ihn gegebenenfalls aus einer
Offshore-Windkraftanlage, die 20 km vor Sylt steht und nicht hier
direkt vom Campus, aber wir kriegen trotzdem halt diesen grünen
Strom, weil wir in einer Region sind, wo immer nur grüner Strom da
ist.“

Mehr
als das doppelte an Strom will Windcloud in Zukunft noch beziehen.
Das Gebäude ist für eine Auslastung mit 80 bis 100 Kilowatt
dauerhafter Leistung geplant. Was jedoch für Endverbraucher nach
viel klingt, ist in Rechenzentrums-Dimensionen eine kleine Nummer.
Die meisten Datacenter in Deutschland sind deutlich größer. Und der
Markt wächst rasant.

Schon jetzt verbrauchen die Rechenzentren in
Deutschland etwa drei Prozent des Stroms. Mehr als ganz Berlin, sagt
Ralph Hintemann, der am Borderstep Institut zum Thema Digitalisierung
und Nachhaltigkeit forscht. Allerdings fehlen auch ihm genaue Daten:

Es gibt keine offiziellen Zahlen, wie
viele Rechenzentren an Energie verbrauchen.

Wir versuchen, über Serververkäufe, wo
wir Zahlen erheben, irgendwo rauszurechnen: Wie hoch ist der
Energieverbrauch und wie hoch sind die Treibhausgasemissionen der
Rechenzentren? Aber wir wissen es nicht mal ganz genau und da können
wir natürlich deutlich besser werden.“

Aus
Befragungen von Rechenzentrumsbetreibern wissen die Forscher*innen um
Hintemann, dass sie 2022 allein in Serverhardware sieben Milliarden
Euro investieren wollten. Hauptaugenmerk: Die Cloud. Das Borderstep
Institut prognostiziert deshalb, dass Cloud-IT spätestens 2025 mehr
als die Hälfte der Rechenzentrums-Kapazitäten in Deutschland?
ausmachen wird. Aktuell ist es noch ein Drittel.

Ob
Online-Backup von Daten, Aktien-Handel oder Videokonferenzen und
-Streaming. Immer mehr Daten werden online in der Cloud gespeichert –
von Privatanwendern wie Unternehmen. Auch jede Anfrage an eine
Suchmaschine wird auf irgendeinem Server in einem Rechenzentrum
beantwortet. Und jedes online geteilte Dokument in einen virtuellen
Ordner gespeichert, der irgendwo in einem Serverrack steckt. Sind
Rechenzentren also Teil der Lösung oder Teil des Problems?

„Die Frage hat natürlich zwei
Antworten. Die eine Antwort ist: Cloud- Rechenzentren sind an sich
erst mal sehr effizient, das ist schon mal eine gute Nachricht. Das
andere ist natürlich, dass überall da, wo eine Dienstleistung
angeboten wird, sie auch nachgefragt wird. Und es sehr wahrscheinlich
ist, dass dann sehr viel mehr an solchen Dienstleistungen in Anspruch
genommen wird.

Das heißt, wo Cloud-Dienstleistungen da
sind, wo sie leicht verfügbar sind, werden sie eben auch übermäßig
in Anspruch genommen.“

Das sagt Jens
Gröger. Er ist Wissenschaftler am Öko-Institut für nachhaltige
Informations- und Kommunikationstechnik. Er forscht zu
Bewertungsmethoden, Umweltauswirkungen und dem CO2-Fußabdruck von
Cloud-IT. Zwar könne ein einziger Cloud-Server mehrere ähnlich
große Rechner ersetzen, die sonst in Unternehmen oder bei Behörden
stehen und dort mehr Strom verbrauchen würden, weil sie häufiger im
Leerlauf wären. Aber aktuell fresse die steigende Nutzung alle
Effizienzgewinne auf:

„Und ich meine, gerade bei
Videotelefonie sehen wir das ja, das stimmt zwar, dass da die
Flugreise vielleicht eingespart wird, aber dafür rennen jetzt alle
Leute draußen mit ihrem Handy vor dem Gesicht herum und machen
Videotelefonie auf der Straße. Wo sie davor vielleicht eine
WhatsApp-Nachricht oder sowas geschickt hätten. Das heißt, wenn so
ein Dienst angeboten wird, Videotelefonie beliebig großes
Datenvolumen auf dem Handy, dann wird sowas natürlich in Anspruch
genommen und da wird
überhaupt keine Flugreise damit eingespart, sondern wird eben eine
WhatsApp-Nachricht eingespart.“

Ein
so genannter Rebound-Effekt. Obwohl es einerseits Einsparungen gibt,
erhöht sich der Gesamt-Stromverbrauch, weil an anderer Stelle mehr
verbraucht wird. Gleichzeitig ist Strom der größte Hebel, mit dem
Rechenzentren klimafreundlicher werden könnten, sagt Ralph Hintemann
vom Borderstep Institut:

„Also wenn man sich anschaut, wie die
Umweltwirkungen von Rechenzentren sind, dann ist die
Hauptumweltwirkung halt durch den Stromverbrauch der Rechenzentren
bedingt. Und da ist es schon sehr wichtig, wie dieser Strom
produziert wird.“

Das
heißt konkret: Der Strom sollte möglichst grün sein. Für
Unternehmen wie Windcloud im Norden Deutschlands ist die Versorgung
mit Öko-Strom einfach. Die Off- und Onshore-Windanlagen produzieren
eher zu viel regenerative Energie und müssen gelegentlich sogar
gedrosselt werden, weil die lokalen Netze sonst überlastet würden.

Und
die Lage im hohen Norden hat noch einen weiteren positiven Effekt:
Weil es hier kühler ist, als in anderen Regionen Deutschlands,
verbraucht auch die Kühlung der Serverschränke weniger Energie.

Der
überwiegende Teil an Rechenzentren steht aber nicht dort, wo Wind
und Wetter viel Strom und kühle Luft produzieren. Sondern in der
Region Frankfurt. Dort befindet sich der so genannte De-Cix, der deutsche Knotenpunkt zu den weltweiten
Datenautobahnen. Doch auch die Rechenzentrumsbetreiber hier werden
vielleicht schon bald ihre Server klimafreundlicher betreiben müssen.
Die Ampelkoalition hat im Koalitionsvertrag dieses Ziel formuliert.
Neue Rechenzenren sollen ab 2027 sogar klimaneutral sein.

Ein erster
Entwurf für ein Energieeffizienzgesetz aus dem
Bundeswirtschaftsministerium gelangte vergangenen Herbst an die
Öffentlichkeit. Die gesamte Branche reagierte ungehalten:

Günter
Eggers ist Sprecher des Arbeitskreises Rechenzentren beim
Digitalverband bitkom und Vorstand der Allianz für digitale
Infrastrukturen, ein Zusammenschluss aus Rechenzentrumsbetreibern und
weiteren Unternehmen aus IT und Internetwirtschaft. Ein zentraler
Kritikpunkt von Eggers und seinen Mitstreiter*innen: Die im
Energieeffizienzgesetz angedachten Vorschriften zur Abwärmenutzung:

Sie
formulierten eine Nachweispflicht für Betreiber, dass sie 40 Prozent
der Abwärme, die in Rechenzentren reichlich entsteht, weitergeben.

Bei Windcloud in Enge-Sande geschieht das schon. Hier sorgt die
Abwärme aus dem Serverraum dafür, dass ein Stockwerk über dem
Serverraum Algen wachsen können. Am wohlsten fühlen sie sich bei
Temperaturen um 30 Grad. Genau die Temperatur, die hinter den Servern
herrscht. Die Gebäudetechnik verteilt die Luft durch von der Decke
hängende Schläuche gleichmäßig in den zweiten Stock, eine Art
großes Gewächshaus. In der Mitte des Raumes ein etwa zehn mal fünf
Meter großes Wasserbecken, durch das eine Art großer automatischer
Rechen auf und ab fährt und Luft in das knöcheltiefe, grünblaue
Wasser bläst.

Die Schlieren, die sich auf der Oberfläche bilden,
sind Algenkolonien der Sorte Spirulina, die regelmäßig abgeschöpft
werden sollen, sagt Sladek:

„Also, gedacht ist es so, dass die
Ernte das ganze Jahr überläuft. Im Sommer soll man teilweise sogar
zweimal die Woche ernten.

Und im Herbst und Winter einmal die
Woche.“

Die
Algen können als Nahrungsergänzung, Farbstofflieferant für
Lebensmittel, Hundefutter und in der Kosmetik eingesetzt werden. Ein
weiterer Vorteil ist, dass sie CO2 binden und sonst teilweise aus
Südostasien importiert. Auch so trügen sie zur Klimaneutralität
bei.

Momentan
herrschen allerdings nur knapp unter 20 Grad. Ein echtes Business ist
die Methode noch nicht.

„Letztendlich ist es ja eine
Versuchsanlage, es ist ja jetzt kein industrieller Maßstab oder
jetzt ein agrarwirtschaftlicher Maßstab. Wir wollten ja zeigen, dass
das geht, dass man vielleicht auch an anderen Stellen, wo mehr
Abwärme anfällt, dann gegebenenfalls diese Algen züchtet.“

Algenzüchtung
in großem Maßstab dürfte wohl auch nicht das sein, was sich
Bundeswirtschafts- und energieminister Robert Habeck mit dem Entwurf
zum neuen Energieeffizienzgesetzes vorstellt.

Wozu also kann Abwärme
noch genutzt werden?

In anderen Rechenzentren wird sie teilweise
schon recycelt, um Schwimmbäder oder auch Wohngebäude mit Fernwärme
zu beheizen. In Frankfurt entsteht gerade ein ganzes Viertel, dessen
1300 Wohnungen zu mindestens 60 Prozent mit der Abwärme eines
Rechenzentrums versorgt werden sollen.

Allerdings bedeuten die
Vorgaben aus dem bisherigen Gesetzentwurf, dass im Winter nahezu die
komplette Wärme eines Rechenzentrums abgegeben werden müsse, sagt
Günter Eggers von der Allianz für digitale Infrastruktur. Im Sommer
gebe es hingegen kaum Bedarf für die Wärme, die die Rechenzentrum
auch dann produzieren. Auf große Rechenzentrumsanbieter seien
Modelle wie bei Windcloud deshalb nicht übertragbar:

„Große Rechenzentren bieten einfach
viel mehr Wärme an, als von solchen Verbrauchern sinnvoll genutzt
werden kann. Das geht hier bis hin zu den Kommunen, die heute
teilweise Rechenzentren in ihrer Region haben, die mehr Wärme
anbieten könnten, als die Kommune selbst verbraucht.“

Grundsätzlich
produzieren Rechenzentren also genug Abwärme, um damit ganze
Nachbarschaften zu heizen. Doch selbst wo genügend Abnehmer sind,
müssten Anschlussmöglichkeiten erst geschaffen werden, damit die
Wärme von den Rechenzentren in die Wohnungen gelangen könne. Alte
Fernwärme-Netze sind dafür schlecht geeignet, weil sie bei über
hundert Grad arbeiten und die Serverluft höchstens 30 Grad erreicht.
Hinzu kommen weitere Zielkonflikte, so Eggers:

„Die Wärmenetze gibt es da, wo
Menschen wohnen, ja, in den großen Städten und eigentlich wollen
wir nicht in den großen Städten Rechenzentren bauen – in der Mitte von Berlin, in der Mitte
von Frankfurt, in der Mitte von München und Hamburg. Da gibt es sehr
viel bessere Möglichkeiten, den Platz, der da vorhanden ist, zu
nutzen. Aber das wäre die ideale
Konstellation für Abwärmennutzung, wäre aber eine denkbar
ungünstige Konstellation für Sicherheit, für den Betrieb von
Kälteanlagen, für den Betrieb von Dieselgeneratoren und so weiter.
Die will man schlicht auch nicht in der Nachbarschaft von
Wohnbebauung haben.“

Bei
einem Stromausfall in einem Rechenzentrum kommt der Notstrom von
Diesel-Generatoren, die dann jederzeit anspringen können. Sicher
kein beliebtes Geräusch in der Nachbarschaft.

Wärmerecyling sei, wo
möglich, erstrebenswert. Werde es hingegen zur Voraussetzung, würde
das viele neue Standorte für Rechenzentren ausschließen. Weil
Rechenzentrumsbetreiber immer auch gleich die Abnehmer ihrer Wärme
parat haben müssten.

Das Wirtschaftsministerium hat nach der
scharfen Kritik einen Dialog mit den Betreibern versprochen. In einer
Talk-Runde mit Politikern und Vertreter*innen der Allianz für
digitale Infrastrukturen Anfang März schaltete sich jedoch Anna
Christmann in die Diskussion ein. Die Bundestagsabgeordnete der
Grünen ist vom Wirtschaftsministerium zur Beauftragten für die
Digitale Wirtschaft und Start-Ups ernannt worden. Christmann
beschwichtigte, das Gesetz wolle keine neuen Rechenzentren
verhindern. Gleichzeitig machte sie aber deutlich: Die
Bundesregierung will am grundsätzlichen Ziel festhalten,
Rechenzentrumsbetreiber zu Wärmerecycling zu verpflichten.

„Diese drei Prozent des verbrauchten
Stroms sind ungefähr 0,5 bis 0,6% der gesamten Energie. Das heißt
also ganz unabhängig davon, wie gut oder weniger gut wir die
Rechenzentren machen, wir retten die Welt damit nicht.

Ich möchte gerne möglichst viel
Abwärme nutzen aus den Rechenzentren.

Aber der Wärmebedarf ist so viel größer
als das, was die Rechenzentren leisten können. Das heißt also, wir
werden mit den Rechenzentren an sich nur eine Ergänzung sein zu
anderen Konzepten, wie beispielsweise den Wärmepumpen, die
Umweltwärme nutzen, Flusswasser, Geothermie oder auch aus
Abwasserkanälen.“

Grün
betriebene Rechenzentren allein werden also nicht reichen. Einer
Sache ist sich Jens Gröger vom Öko-Institut allerdings sicher: Die
Rechenzentren-Betreiber müssen sich in Zukunft darauf einstellen,
deutlich stärker reguliert zu werden, beispielsweise mehr
Informationen über Energieverbrauch und Effizienz preiszugeben, als
bislang:

„Das andere ist, dass Rechenzentren in
der Vergangenheit unterm Radar sozusagen geflogen sind. Das heißt,
man hat die mit Regulierungen oder solchen Dingen völlig in Ruhe
gelassen. Deshalb sind die natürlich auch etwas verwöhnt, was das
angeht, Informationen Preis zu geben.“

Potenzial
zum Energiesparen gibt es auch bei der Software selbst. Green Coding
heißt die Art des Programmierens, bei der möglichst
energieeffizient programmiert wird. Bislang würde darauf zu wenig
Wert gelegt, dabei könne das für den Energieverbrauch einen enormen
Unterschied machen:

„Also wir haben tatsächlich so ein
Software Sustainable Software Development durchgeführt, wo wir
verschiedene Software miteinander verglichen haben. Software, die genau die gleiche Aufgabe
erfüllt hat, also meinetwegen Textverabildungsprogramm, den gleichen
Text  geschrieben, Bilder eingefügt, Inhaltsverzeichnis. Und dann
haben wir festgestellt, dass die eine Software viermal so viel Strom
braucht wie die andere.“

Effizienteres
und damit klimafreundlicheres Programmieren berge auch in der
Cloud-IT noch Einsparpotenzial, das zu wenig beachtet werde. Denn –
da sind sich Expert*innen und Branchenvertreter*innen einig: Ein
Sinken des Strombedarfs von Cloud-IT ist in den nächsten Jahren
nicht in Sicht. Ralph Hintemann vom Borderstep Institut:

„Dass wir mehr Digitalisierung
brauchen, ist relativ klar, und das ist auch gesellschaftlicher
Konsens. Also keiner sagt, ich habe jetzt eine 100 Megabit
Breitbandleitung, mir reichen auch zehn, also ich möchte lieber
weniger, sondern dann geht es eher darum, wie kann ich vielleicht in
drei, vier Jahren noch eine deutlich schnellere Leitung bekommen.
Momentan gehe ich davon aus, dass der Strombedarf der Rechenzentren
auch weiter ansteigen wird in Zukunft.“

Für
die Branche der Rechenzentren werden die kommenden Jahre also so gut
wie sicher ein boomendes Geschäft. Wie klimafreundlich dieses
Geschäftsmodell sein wird, wird auch davon abhängen, ob dem Mehr an
Digitalisierung auf der einen Seite auch Effizienzgewinne
gegenüberstehen werden.

via www.deutschlandfunk.de