Fassade von Microsoft in San Jose, Kalifornien

Microsoft setzt künftig in seinem neuen Rechenzentrum in San Jose, Kalifornien (USA), ein Microgrid-System ein. Nach Angaben von Enchanted Rock, dem Energiedienstleister, den Microsoft für dieses Projekt beauftragt hat, wird das Rechenzentrum vollständig mit erneuerbarem Erdgas betrieben. Dabei dient das Microgrid als Back-End-Stromquelle für den Betrieb.

Laut Brian Janous, General Manager of Datacenter Energy and Sustainability bei Microsoft, sei dieses Projekt ein wichtiger Schritt, um sich von Dieselkraftstoff unabhängig zu machen – und gleichzeitig die Ausfallsicherheit des Rechenzentrums zu erhöhen. Schließlich hat das Unternehmen das Ziel, bis 2030 kohlenstoffnegativ zu werden.

Bis 2050 will Microsoft außerdem den gesamten Kohlenstoff, den das Unternehmen seit seiner Gründung im Jahr 1975 direkt oder durch den Stromverbrauch ausgestoßen hat, aus der Umwelt entfernen.

Enchanted Rock geht davon aus, dass dieses Projekt die aktuellen Emissionsanforderungen des California Air Resources Board für die dezentrale Stromerzeugung übertreffen wird. Denn die lokalen Emissionen liegen bei 80 % bis 96 % unter den Tier-4-Dieselstandards. Microsofts Entscheidung für erneuerbare Microgrids ist ein weiterer Meilenstein in einer Branche, die sich von konventionellen, weniger umweltfreundlichen Methoden wegbewegen will. „Wir hoffen, dass dieses zeigt, dass groß angelegte, zuverlässige und kosteneffiziente kohlenstofffreie Backup-Generatoren zu einem neuen Standard werden können“, sagt Thomas McAndrew, CEO von Enchanted Rock.

Die Energie für das Mikronetz wird aus kohlenstofffreiem, erneuerbarem Erdgas gewonnen. Außerdem wird es vorgelagert in die Pipeline eingespeist, um den Verbrauch von fossilem Gas auszugleichen. Enchanted Rock bezieht dieses Gas aus Anlagen, die Methan emittieren, wie z. B. Lebensmittelabfälle und landwirtschaftliche Betriebe, die Teil der emissionsneutralen oder – negativen Kreislaufwirtschaft sind.

Das neue Microsoft-Rechenzentrum wird auf einem 2017 erworbenen Grundstück gebaut und ist Teil der weltweiten Installationen der Azure-Plattform. Voraussichtlich wird das Mikrogrid 2024 in Betrieb gehen und 224 Erdgasgeneratoren mit einer Leistung von jeweils 0,45 MW umfassen.

Was sind Microgrids?

Es gibt sie schon seit Jahrzehnten, allerdings haben sie sich zu einer wichtigen Technologie für Rechenzentren entwickelt, für die Energieeffizienz, Zuverlässigkeit, Nachhaltigkeit und Kostenreduzierung immer wichtiger werden. Davon abgesehen lassen sich Microgrids aber auch für jede andere Art von Betrieb einsetzen, der auf diese Eigenschaften angewiesen ist. Kurz gesagt sind Microgrids Cluster von Energieressourcen auf begrenztem Raum. Sie haben den Zweck, den Stromfluss zu Nutzern in der Nähe eines eventuellen Hauptnetzausfalls aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig können sie aber auch zur Kostenkontrolle und zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen beitragen.

Es gibt zwei Grundtypen von Microgrids: solche, die an das Stromnetz angeschlossen sind, und solche, die abgelegen sind. Angeschlossene Modelle sind eher an Orten mit einem gut ausgebauten zentralen Netz zu finden. Microgrids können zudem überschüssigen Strom verkaufen, wenn die Preise attraktiv sind oder wenn die Nachfrage steigt.

Die meisten Microgrids sind stationär, es gibt aber auch Modelle, die in Gebiete mit Strombedarf verlegt werden können. Was die Energiequellen betrifft, so existieren Microgrids, die traditionelle oder erneuerbare Brennstoffe, Brennstoffzellen oder Erdgas nutzen.

Einige Microgrids lassen sich darüber hinaus je nach Bedarf durch Hinzufügen von Modulen erweitern. Andere werden als „in-a-box“ bezeichnet, weil sie in der Fabrik teilweise zusammengebaut werden, um eine einfache Installation am Ort der Nutzung zu ermöglichen. Nanogrids hingegen sind verkleinerte Modelle, die z. B. ein einzelnes Gebäude versorgen können.

Was die Kosten anbelangt, so erfordern „Energy-as-a-Service“-Modelle keine oder nur geringe Vorabinvestitionen und sind lediglich mit einer überschaubaren monatlichen Gebühr verbunden. Denn das Ziel der Anbieter solcher Dienste ist es, die Monatsbeiträge möglichst niedrig zu halten, sodass sie unter denen eines örtlichen Energieversorgungsunternehmens liegen. Zudem besteht auch die Möglichkeit des Leasings.

Für Nancy Novak von Infrastructure Masons werden Microgrids in den nächsten Jahren an Bedeutung gewinnen. Schließlich würde es sie nicht überraschen, wenn einige der großen Unternehmen als „Quasi-Energieversorger“ auftreten – indem sie ihre eigenen Energiequellen nutzen und den Überschuss an benachbarte Gemeinden verkaufen.

Im speziellen Fall Lateinamerikas ist der Markt für den Bau von Rechenzentren im Vergleich zu den großen Zentren wie Nordamerika und Europa unterentwickelt. Man rechnet jedoch mit einem raschen Wachstum, das durch die Digitalisierung, Regierungsinitiativen und die zunehmende Nutzung von Big Data und Cloud-Analyselösungen stimuliert wird. Denn die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate für diesen Sektor von 7 % im Zeitraum von 2022 bis 2027 geht laut dem jüngsten Bericht von Arizton Hand in Hand mit der zunehmenden Einführung von Microgrids.

Mit dem Wachstum von Microgrids für Rechenzentren sind auch die Steuerungssysteme für diese Architekturen verbunden. Sie können einerseits verteilt und andererseits komplex sein. Microgrid-Steuerungen sind in der Regel eine Kombination aus Software und Hardware, die darauf abzielt, z. B. die Stromerzeugung, die Nutzung bestimmter Quellen, den Eingangs-/Ausgangsstrom und die Speicherung effizient zu verwalten. Der weltweite Markt für Microgrid-Steuerungssysteme wurde im Jahr 2022 auf 2,7 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2026 4,5 Milliarden US-Dollar erreichen. Die jährliche Wachstumsrate liegt bei rund 12,1 %, so die Zahlen von StrategyR.

Die Studie „The State of the Grid: Improving Energy Solutions for Evolving Digital Infrastructure Power Needs“ (Deutsch: Verbesserte Energielösungen für den sich entwickelnden Energiebedarf digitaler Infrastrukturen) von Enchanted Rocks hilft zu verstehen, wie Microgrids eine alternative, widerstandsfähige und kohlenstoffneutrale Energiequelle für die heutigen technologischen Ökosysteme sein können.