Google: Neue Methode für die Energieeffizienz von Rechenzentren

Google hat eine innovative Methode entwickelt, um den Energieverbrauch in seinen Rechenzentren zu reduzieren, wenn das lokale Stromnetz übermäßig beansprucht wird. Das zugrunde liegende Konzept besteht darin, nicht dringliche Rechenaufgaben an alternative Standorte und Zeiten zu verlagern, um sicherzustellen, dass die angebotenen Dienste unbeeinträchtigt bleiben.

Laut einem Blogbeitrag von Google nutzt das Unternehmen bereits seit 2020 eine Carbon-Smart-Computing-Plattform. Sie dient dazu, Aufgaben und den damit verbundenen Energieverbrauch dorthin zu verschieben, wo kohlenstofffreie Energiequellen zur Verfügung stehen. Diese Kapazität zur Nachfragesteuerung wird nun auch eingesetzt, um den Energieverbrauch in den Rechenzentren vorübergehend zu verringern und beanspruchte lokale Stromnetze zu entlasten.

Ein Beispiel: Bei bevorstehenden Wetterereignissen, welche zu einer instabilen Stromversorgung führen könnten, erhält Google eine Mitteilung von dem jeweiligen Stromnetzbetreiber. Daraufhin wird ein Algorithmus aktiviert: Dieser generiert stündlich Anweisungen für ausgewählte Rechenzentren, um nicht dringliche Rechenaufgaben zu beschränken und sie nach Abschluss des Ereignisses neu zu planen. Wenn möglich, werden einige dieser Aufgaben an Rechenzentren in andere Stromnetze umgeleitet. Beachtenswert ist, dass all dies laut Google ohne zusätzliche Hardware geschieht und ohne Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit der angebotenen Dienste.

Google verfolgt hiermit einen innovativen Ansatz, um den wachsenden Energiebedarf zu bewältigen. Bisherige Lösungen bestanden darin, die Kapazität des Stromnetzes zu erhöhen, was wiederum häufig mit steigenden Treibhausgasemissionen einherging. Google verweist auf aktuelle Studien, die zeigen, dass das Konzept der Nachfragereaktion dazu beitragen kann, Investitionen in fossile Brennstoffe zu reduzieren und gleichzeitig das Wachstum erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windenergie zu fördern.

„Wir arbeiten gemeinsam daran, die Stromnetze zu entlasten, indem wir einen neuen Ansatz zur Nachfragereaktion in all unseren Rechenzentren entwickeln – und auch andere dazu ermutigen“, erklärt Google in seinem Blog.

Dieser Ansatz wurde bereits an verschiedenen Standorten weltweit getestet, an denen Google tätig ist. Im vergangenen Winter wurden in Europa Maßnahmen ergriffen, um den Energieverbrauch während der Spitzenzeiten in Rechenzentren in den Niederlanden, Belgien, Irland, Finnland und Dänemark zu reduzieren. Des Weiteren wurden ähnliche Maßnahmen in Taiwan während der Veröffentlichungsphasen von 2022 und 2023 sowie in Oregon, Nebraska und im Südosten der Vereinigten Staaten während extremen Hitzeperioden und Winterstürmen ergriffen.

Das Demand-Response-Konzept in der Praxis

Das Konzept der Nachfragereduzierung basiert auf der Idee, die Energie-Nachfrage dorthin zu verschieben, wo Energiequellen im Überfluss vorhanden sind – oder die Nachfrage geringer ist. Diese Anreize werden in der Regel in Form von reduzierten Tarifen oder finanziellen Vorteilen angeboten.

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) wird diese Flexibilität immer bedeutender, da Stromnetze zunehmend auf schwankende Energiequellen wie Wind und Sonne angewiesen sind.

Die IEA hebt hervor, dass die Unterstützung für die Regulierung und Umsetzung des Konzepts der Nachfragereduzierung in den letzten Jahren zugenommen hat. Das Tempo zur Einführung der Maßnahmen und Technologien muss dementsprechend beschleunigt werden, um die Nettoemissionen bis 2050 auf Null zu reduzieren.

Digitale Technologien, wie sie beispielsweise von Google eingesetzt werden, spielen eine Schlüsselrolle bei der Automatisierung des Demand-Response-Konzepts durch vernetzte Systeme. Sie nutzen das steigende Potenzial dezentraler Energiequellen, wie beispielsweise Sonnenkollektoren, effektiv aus.

Richtlinien in Europa

Gemäß der überarbeiteten Energieeffizienzrichtlinie der Europäischen Kommission, die bereits in Kraft ist, sind Eigentümer und Betreiber von Rechenzentren mit einer installierten Rechenkapazität von mindestens 500 kW verpflichtet, ihre Energieeffizienz offenzulegen. Die Daten für das Jahr 2023 sind bis spätestens 15. Mai 2024 zu melden. Im Rahmen einer öffentlichen Konsultation werden neue Messgrößen bis Dezember 2023 festgelegt.

Die Kommission gibt an, dass im Jahr 2018 in der gesamten Region 2,7 % des Stromverbrauchs auf Rechenzentren entfielen. Es ist zu erwarten, dass dieser Anteil bis 2030 auf 3,2 % ansteigen wird, wenn keine Maßnahmen zur Energieverbrauchsreduzierung ergriffen werden.