Nachhaltige Rechenzentren – auf den Standort kommt es an

Stromversorgung, Konnektivität, Kühltechnologien, Umweltauswirkungen, langfristige Perspektiven: Wer den Bau eines nachhaltigen Rechenzentrums plant, muss vielfältige Faktoren berücksichtigen. Wesentlich ist, alle Anforderungen und Bedürfnisse in puncto Nachhaltigkeit zu sammeln – und diese bei der Umsetzung stets im Blick zu behalten.

Dem Standort eines Rechenzentrums kommt dabei eine wesentliche Relevanz zu – denn mit ihm steht und fällt alles Weitere. Von der Energiequelle und der Wasserversorgung über die Verfügbarkeit von potenziellem Personal bis hin zur letztendlichen Nutzung.

Wenn die Nachhaltigkeit das Hauptkriterium eines Rechenzentrums ist, kann die Entscheidung über seinen Standort langfristige Vorteile für das Datacenter selbst und die Rendite des Unternehmens bringen. Denn heute gehen Nachhaltigkeit und die Optimierung des ROI Hand in Hand.

Doch liegt der Fokus auf Nachhaltigkeit, wirkt sich das auch auf andere Entscheidungsebenen aus.

Energie

Die Energiekosten sind für ein Rechenzentrum, das auf Nachhaltigkeit ausgerichtet ist, genauso wichtig wie für ein konventionelles Datacenter. Keine Frage: eine zuverlässige Stromversorgung ein absolutes Muss – unabhängig davon, wie viel Energieeffizienz ein Rechenzentrum erreichen kann.

Wer jedoch nachhaltige Infrastrukturen aufbauen will, muss sich eingehend mit erneuerbaren Energiequellen wie Wasserkraft, Erdwärme, Sonnenenergie, Windkraft und Biomasse auseinandersetzen.

Von den genannten erneuerbaren Energien sind nur die ersten beiden – Wasserkraft und Geothermie – vollständig nachhaltig und in der Lage, den Strombedarf eines Rechenzentrums zu decken. Jedoch hängt die Fähigkeit, 100 % des benötigten Stroms zu liefern, stark vom Standort des Rechenzentrums ab.

Sonnen- und Windenergie kommt momentan eine ergänzende Rolle zu: Diese erneuerbaren Energiequellen komplementieren die konventionelle Energieerzeugung.

Konnektivität

In einem nachhaltigen Rechenzentrum sind spezifische Überlegungen zur Konnektivität notwendig. Wie in jedem Datacenter gilt: Je mehr Anschlussmöglichkeiten, desto besser. Unabkömmlich ist es, sich durch die Installation von Glasfaserkabeln anbieterneutral aufzustellen.

Gleichzeitig bieten Glasfaseranschlüsse einen weiteren Vorteil: Sie eröffnen den Nutzern des Rechenzentrums weitreichende Möglichkeiten.

Kühlung

Kein Rechenzentrum funktioniert ohne Kühlung – außer vielleicht in Island oder unweit des Polarkreises, wo es nur notwendig ist, das Fenster zu öffnen. Spaß beiseite: In den meisten Breitengraden ist es nötig, das Rechenzentrum adäquat zu kühlen, um angemessene Temperaturen für vollumfängliche Funktionalität aufrechtzuerhalten. Das geht mit einem erheblichen Energie- und somit Kostenaufwand einher.

Die herkömmlichste Kühlmethode für Rechenzentren, der Einsatz von Kältemaschinen, wird bald schon ausgedient haben. Sie ist nicht effizient genug, um stärker ausgebaut zu werden – und bei weitem nicht klimaneutral. Da die freie Luftkühlung geografisch begrenzt ist, lautet die logische Schlussfolgerung, auf Flüssigkeitskühlung in verschiedensten Varianten zu setzen: von der Tauchkühlung mit Mineralöl und Spezialflüssigkeiten bis hin zur natürlichen Kühlung mit Wasser.

Bei der Standortwahl eines nachhaltigen Rechenzentrums ist also die ausreichende Verfügbarkeit von Wasser ausschlaggebend. Angesichts der zunehmenden Bedeutung der Kühlung ist dies vielleicht der wichtigste Aspekt. Denn was bringt ein Datacenter mit höherer Energieeffizienz, wenn für die Kühlung wertvolles Trinkwasser benötigt wird – womöglich sogar in Regionen, die bereits unter Wasserknappheit leiden?

Das heißt: Nachhaltigkeit ist mehr als nur das Rechenzentrum möglichst effizient aufzustellen. Auch die Standortwahl sollte umsichtig und zum Wohl der Gemeinschaft erfolgen. Verantwortung für Mensch und Umwelt zu demonstrieren und Nachhaltigkeit ganzheitlich zu denken – inklusive eines starken Engagements in den Bereichen Umwelt, Soziales und Unternehmensführung – ist ein klares Statement.

Metriken

Der Energieverbrauch von Rechenzentren wird mit der Kennzahl Power Usage Effectiveness (PUE) angegeben. Die Energie, die für den Betrieb der Server notwendig ist, zählt als „1“; alles, was darüber hinausgeht – wie die Kühlungsinfrastruktur, die Sicherheit der Gebäudesysteme, die allgemeine Heizung usw. – findet ebenfalls Eingang in die Berechnung. Heute liegt die PUE eines Rechenzentrums im Durchschnitt bei 1,55, wobei neuere Anlagen eine wesentlich bessere Leistung erreichen.

Generell ist die PUE kein Wert, der nur einmal gemessen wird: Es ist nötig, die PUE über einen längeren Zeitraum hinweg zu beobachten. Die Entwicklung der Metrik zeigt, wie ein einzelnes Rechenzentrum im Vergleich zum Anfang abschneidet.

Der Vergleich von PUE-Messungen mehrerer Rechenzentren – selbst in ähnlichen Einrichtungen – ist laut Vertiv eine Herausforderung. Zwei Rechenzentren, die ungefähr gleich groß sind, sich aber an unterschiedlichen Standorten befinden (beispielsweise in anderen Regionen oder sogar in verschiedenen Ländern), können einen abweichenden Stromverbrauch aufweisen. Grund dafür sind unter anderem die klimatischen Bedingungen vor Ort, unterschiedliche Netzdienste oder die für den Bau verwendeten Materialien. All das sind Faktoren, die sich auf den Energieverbrauch eines Rechenzentrums auswirken können.

Ein weiterer Punkt: Nicht immer erfolgt die PUE-Berechnung nach demselben Schema. Die Teams vor Ort müssen selbst festlegen, wie die Teilsysteme zu klassifizieren sind, ob es sich um IT-Lasten, Infrastrukturlasten oder irrelevante Lasten handelt. Mitunter ist es sogar notwendig, zu überlegen, ob ein Ausgleich möglich ist.

Warum ist dies wichtig?

Obwohl Rechenzentren in den letzten Jahren viel nachhaltiger geworden sind, gehören sie aufgrund der exponentiellen Nachfrage zu den größten Energieverbrauchern der Welt. Auf sie entfallen 1 bis 1,5 % des weltweiten Energieverbrauchs. Das entspricht dem des Luftfahrtsektors – und damit nicht genug. Man geht davon aus, dass dieser Anteil bis 2030 auf 8 % steigen wird, wenn keine weitreichenden Maßnahmen ergriffen werden. Auf Rechenzentren in der EU entfallen sogar 2,7 % des Energiebedarfs in der EU.

Der Stromverbrauch für IT- und Kühlsysteme macht etwa 86 % des gesamten Energieverbrauchs in einem Rechenzentrum aus. Allein die Kühlung kann bis zu 40 % des Gesamtenergieverbrauchs in sich vereinen.

„Eine einzige Großanlage verbraucht so viel Strom, der notwendig ist, um bis zu 37.000 Haushalte zu versorgen. Rechenzentrum mit Verdunstungskühlung benötigt mitunter täglich 3 bis 5 Millionen Liter Wasser – das entspricht einer Stadt mit 30.000 Einwohnern“, sagt Peter Panfil von Vertiv. Um Rechenzentren nachhaltiger und umweltfreundlicher zu gestalten, sind Strategien zur Reduzierung des Wasserverbrauchs notwendig.

Bis 2023 wird das Bewusstsein für die Notwendigkeit nachhaltiger Rechenzentren aller Größenordnungen einen kritischen Punkt erreichen: Aufgrund seiner Rolle bei 5G und IIoT braucht es Edge Computing Mikro-Rechenzentren mit größerem Bauvolumen – weitaus größer als die heute üblichen Hyper-Scale-Konstruktionen. Dabei ist es unerlässlich, den Fokus auf Nachhaltigkeit zu richten.