Als Rückgrat unserer digitalen Infrastruktur speichern, verarbeiten und übertragen Rechenzentren Daten. Sie bilden also die Grundlage für unseren zunehmend digitalisierten Alltag. In Städten wie Frankfurt, dem „Datendrehkreuz“ Europas, ist die Zahl der Rechenzentren in den letzten Jahren rapide gestiegen – und somit auch der von ihnen verursachte Energieverbrauch.
Laut einer Studie des Borderstep Instituts lag der Stromverbrauch deutscher Rechenzentren 2022 bei knapp 18 Milliarden Kilowattstunden – dies entspricht in etwa dem gesamten Energiebedarf einer Großstadt wie Berlin.
In Frankfurt, dem Standort mit der höchsten Dichte an Rechenzentren in Deutschland, liegt der Energieverbrauch inzwischen bei rund 1 % des gesamten deutschen Strombedarfs, wovon sich laut Energieversorger Mainova ca. 20 % auf die Rechenzentren zurückführen lassen. Für diese Entwicklung gibt es zwei wesentliche Gründe:
- Der größte Internetknotenpunkt der Welt „DE-CIX“ befindet sich in Frankfurt am Main.
- Die hohe Nachfrage vor Ort, getrieben insbesondere von der Finanzbranche Frankfurt mit Deutscher Börse und Europäischer Zentralbank.
Hohe Investitionen durch Unternehmen, die Schaffung hochqualifizierter Arbeitsplätze und das Image als Technologie-Stadt sind politische Gewichte. Doch diese Entwicklung hat eine Kehrseite: Rechenzentren haben einen hohen Energiebedarf und können dadurch das Klima erheblich belasten. Schließlich sind Rechenzentren, stark vereinfacht ausgedrückt, riesige Kühlschränke, welche die darin befindlichen Server kühlen. Wie auch bei einem regulären Kühlschrank wird dabei die Wärme aus dem Inneren nach außen transportiert. Hier besteht eine Chance darin, diese Abwärme sinnvoll weiterzunutzen.
Wärme- und Energierückgewinnung: ein Baustein für nachhaltige Rechenzentren
Viele Rechenzentren setzen inzwischen Technologien zur Wärmerückgewinnung ein, um die Abwärme effizient zu nutzen, die beim Betrieb der Server entsteht. Einige innovative Rechenzentren speisen diese Abwärme direkt in das kommunale Wärmenetz ein und versorgen so benachbarte Gebäude mit Heizwärme. Doch oftmals fehlt dafür die Infrastruktur. Wie lässt sich also die Wärmerückgewinnung bereits bei der Planung neuer Rechenzentren besser berücksichtigen?
Übersicht möglicher Maßnahmen zur Klimafreundlichkeit
1. Integration in die Bauplanung: Eine frühzeitige Berücksichtigung der Wärmerückgewinnung in der Bauplanung ist entscheidend. Bereits in der Entwurfsphase sollte die Infrastruktur so konzipiert werden, dass Wärmetauscher und Kühlsysteme optimal integriert werden können. Moderne Kühlsysteme, die gezielt auf die Rückgewinnung von Abwärme ausgelegt sind, ermöglichen eine effiziente Nutzung der Wärmeenergie. Zudem bieten modulare Rechenzentren eine flexible Möglichkeit, die Wärmerückgewinnung auch in Zukunft anzupassen oder zu erweitern, falls neue Anforderungen oder Technologien entstehen.
2. Standortwahl: Die Wahl des Standorts spielt eine Schlüsselrolle für die effektive Nutzung der Abwärme. Rechenzentren, die in der Nähe von potenziellen Abnehmern wie Wohnquartieren, Gewerbegebieten oder Industriebetrieben gebaut werden, können die Abwärme direkt und effizient bereitstellen. Ebenso vorteilhaft ist eine Anbindung an bestehende Fernwärmenetze, da so die Wärme ohne größere Investitionen in neue Infrastruktur in das Netz eingespeist werden kann.
3. Kooperation mit lokalen Energieversorgern: Die Zusammenarbeit mit lokalen Energieversorgern und Kommunen ist ein weiterer entscheidender Faktor. Energieversorger können helfen, die notwendige Infrastruktur zur Weiterleitung der Abwärme aufzubauen, und sorgen für eine nahtlose Integration in bestehende Systeme wie Fernwärmenetze. Solche Kooperationen profitieren von öffentlichen Förderprogrammen. Kommunen wiederum profitieren von einer kostengünstigen und klimafreundlichen Wärmequelle für öffentliche Einrichtungen und Wohngebiete.
4. Einsatz moderner Technologien: Moderne Technologien ermöglichen eine effizientere Nutzung der Abwärme. Hochleistungs-Wärmetauscher sorgen für eine effektive Übertragung der Wärme von den Servern an die Abnehmenden. Wärmepumpen heben die Abwärme auf ein höheres Temperaturniveau an, wodurch sie für Heizsysteme in Gebäuden geeignet wird. Gleichzeitig bieten Absorptionskälteanlagen die Möglichkeit, die Abwärme in Kälte umzuwandeln, die für die Kühlung anderer Anlagen oder Gebäude verwendet werden kann. Der Einsatz dieser Technologien maximiert die Effizienz der Wärmeverwertung.
5. Energieeffizienz durch Serverauswahl: Auch die Auswahl der Hardware beeinflusst die Wärmerückgewinnung. Server, die auf Warmwasserkühlung ausgelegt sind, erzeugen Abwärme auf einem höheren Temperaturniveau, das vielseitiger genutzt werden kann. Zusätzlich trägt der Einsatz energieeffizienter Hardware nicht nur zur Reduktion des Energieverbrauchs bei, sondern sorgt auch dafür, dass die erzeugte Wärme optimal rückgewonnen werden kann. Solche Investitionen in energieoptimierte Technologie zahlen sich langfristig aus.
6. Ganzheitliche Quartierskonzepte: Rechenzentren können als zentraler Bestandteil moderner Quartierskonzepte dienen, in denen Energieflüsse intelligent verknüpft werden. In sogenannten „Smart Districts“ wird die Abwärme gezielt für die Beheizung von Gebäuden oder die Unterstützung von Industrieprozessen genutzt. Synergieeffekte entstehen besonders dann, wenn Rechenzentren mit anderen energieintensiven Einrichtungen wie Gewächshäusern, Schwimmbädern oder Produktionsanlagen kombiniert werden. Solche Konzepte fördern eine nachhaltige und effiziente Energieversorgung in urbanen Gebieten.
Und was können Unternehmen tun?
Indirekt können Unternehmen mit einer Green-IT-Strategie Maßnahmen ergreifen, um ihre Infrastruktur nachhaltiger zu gestalten. Praktische Maßnahmen umfassen den Einsatz energieeffizienter Hardware, die Nutzung von Ökostrom-Servern und den gezielten Einsatz von Software zur Senkung des Energieverbrauchs.
Ein Trend in der Branche der Rechenzentren sind energieeffiziente Cloud-Lösungen und der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) zur Optimierung des Energiebedarfs – solange diese denn auch von grünem Strom zum „Leben“ erweckt werden.
In unserem Beitrag „Was ist eigentlich Green IT“? erfahren Sie alles wissenswerte rund um die „grüne Informationstechnologie“. Wenn Sie sich für weitere Themen rund um Serverfarmen interessieren, lesen Sie „Die Serverfarm-Challenge“.
