Das Konzept der grünen Datenzentren
Datenzentren sind wesentliche Infrastrukturen für das Funktionieren des Internets und der Informationstechnologien. Sie beherbergen Server, Speicher und Netzwerkanlagen und gewährleisten die Kontinuität der Online-Dienste. Ihr hoher Energieverbrauch und ihr beträchtlicher CO2-Fußabdruck haben jedoch zu einem wachsenden Bewusstsein für die damit verbundenen Umweltauswirkungen geführt. Vor diesem Hintergrund entsteht das Konzept der grünen Datenzentren, das darauf abzielt, technologische Leistung und Umweltverantwortung in Einklang zu bringen. In diesem Artikel wird untersucht, wie es grünen Datenzentren gelingt, diese beiden Ziele, die oft als Gegensätze angesehen werden, miteinander zu verbinden.
Definition: Was ist ein grünes Datenzentrum?
Ein grünes Datenzentrum zeichnet sich durch sein Engagement für die Minimierung der Umweltauswirkungen aus. Dazu werden bei der Planung Schlüsselelemente zur Verringerung des Energieverbrauchs, der Kohlenstoffemissionen und des Verbrauchs natürlicher Ressourcen berücksichtigt. Darüber hinaus werden beim Bau nachhaltige Materialien bevorzugt.
Ziel ist es, Datenzentren zu bauen und zu betreiben, die gleichermaßen die wachsende Nachfrage nach digitalen Diensten befriedigen und dabei die Grundsätze der nachhaltigen Entwicklung beachten.
Welche Umweltauswirkungen hat ein Datenzentrum? Warum das Interesse?
Das Interesse an den Auswirkungen von Datenzentren auf die Umwelt wird durch eine Kombination von ökologischen, wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und technologischen Bedenken bestimmt. Die Verkleinerung des CO2-Fußabdrucks dieser Anlagen ist von entscheidender Bedeutung für den Aufbau einer nachhaltigeren Zukunft und die Bewältigung der globalen Herausforderungen des Klimawandels.
Zu den wesentlichsten Umweltauswirkungen von Datenzentren gehören:
- Hoher Energieverbrauch: Datenzentren verbrauchen eine beträchtliche Menge an Energie, insbesondere für den Betrieb von Servern, Speichern und Kühlung. Auf sie entfallen rund 1 % des weltweiten Stromverbrauchs und 0,5 % der CO2-Emissionen, Tendenz steigend, da die Nachfrage nach digitalen Diensten (Cloud Computing, Streaming, Big Data usw.) zunimmt.
- Treibhausgasemissionen: Datenzentren verwenden fossile Brennstoffe für den Betrieb ihrer Infrastruktur und verursachen dadurch erhebliche Mengen an Kohlendioxid (CO2). Diese CO2-Emissionen tragen zur globalen Erwärmung bei und erhöhen die Häufigkeit und Intensität von extremen Wetterereignissen wie Stürmen, Hitzewellen und Dürren.
- Nutzung natürlicher Ressourcen: Für den Bau und den Betrieb von Datenzentren werden erhebliche natürliche Ressourcen verbraucht. Die Herstellung von Servern, Festplatten und anderen IT-Geräten erfordert die Gewinnung seltener Metalle und die Produktion von Kunststoffen. Außerdem verbrauchen Datenzentren zur Aufrechterhaltung sicherer Betriebstemperaturen und zur Kühlung von Servern erhebliche Mengen an Wasser. In Kalifornien zum Beispiel kann der Wasserverbrauch eines Datenzentrums dem von drei Krankenhäusern entsprechen.
- Produktion von späterem Elektronikschrott: In Datenzentren fällt Elektronikschrott an, wenn Server, Festplatten und anderen Komponenten das Ende ihrer Lebensdauer erreichen. Elektronikschrott enthält oft giftige Stoffe wie Blei, Quecksilber und bromierte Flammschutzmittel.
Strategien für die Verringerung der Auswirkungen des Energieverbrauchs von Datenzentren
Es gibt verschiedene Ansätze, um die Energiebelastung von Datenzentren zu verringern und sie umweltfreundlicher zu machen, ohne dabei die optimale Leistung zu beeinträchtigen.
1. Nachhaltige Gestaltung der Infrastruktur
Eine nachhaltige Gestaltung der Infrastruktur kann einen großen Einfluss auf die Energieeffizienz haben. Bei diesem Ansatz werden die Grundsätze der Nachhaltigkeit in allen Phasen des Lebenszyklus einer technischen Infrastruktur berücksichtigt, von der Planung und dem Bau bis zum Betrieb und Abriss.
- Ökologische Planung und Raumoptimierung: Die Einbeziehung von Nachhaltigkeitsprinzipien in die Gebäudeplanung, z.B. die Ausrichtung zur bestmöglichen Nutzung von Tageslicht und die Verwendung energieeffizienter Materialien, tragen zur Senkung des Energiebedarfs bei. Darüber hinaus wird durch die optimale Nutzung des vorhandenen Raums der Bedarf an neuen Gebäuden verringert.
- Modularität: Die Planung modularer Datenzentren ermöglicht eine schrittweise Erweiterung, um die Nutzung der Ressourcen zu optimieren und den mit dem Bau verbundenen Abfall zu minimieren.
2. Optimierung der Energieeffizienz
Die Energieeffizienz von Datenzentren kann durch folgende Maßnahmen erreicht werden:
- Servervirtualisierung: Sie ermöglicht die Zusammenfassung mehrerer virtueller Maschinen auf einem einzigen physischen Server, wodurch die Gesamtzahl der erforderlichen Server verringert und die Nutzung der Ressourcen optimiert wird.
- Infrastrukturkonsolidierung: Durch die Zentralisierung von Anwendungen und Daten auf leistungsfähigeren und effizienteren Plattformen können Datenzentren die Anzahl der erforderlichen physischen Server verringern und damit den Gesamtenergieverbrauch senken.
- Optimierung der Speichersysteme: Verwendung von SSD-Festplatten anstelle herkömmlicher Festplatten.
- Einsatz hocheffizienter Ausrüstung: Die Minimierung von Verlusten trägt dazu bei, den Energieverbrauch zu senken, die Betriebseffizienz zu verbessern, die Wärmeerzeugung zu reduzieren und den CO2-Fußabdruck insgesamt zu verkleinern.
3. Einführung von Kühlsystemen nach dem letzten Stand der Technik
Die Kühlung der Server macht einen großen Teil des Stromverbrauchs in Datenzentren aus. Zu den Strategien zur Verbesserung der Effizienz von Kühlsystemen gehören:
- Freie Kühlung, d. h. die Nutzung der Außenluft zur Kühlung der Anlagen anstelle herkömmlicher Klimaanlagen, sofern das Wetter es zulässt.
- Flüssigkeitskühlung, bei der die Server in spezielle Flüssigkeiten getaucht werden, die die Wärme ableiten.
- Warm- und Kaltlufteinhausung: Die Trennung von warmen und kalten Gängen in Datenzentren trägt zur Optimierung des Luftstroms bei und verringert den Bedarf an zusätzlicher Kühlung.
4. Integration erneuerbarer Energien
Datenzentren können verschiedene Strategien zur Integration erneuerbarer Energien anwenden, um ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.
- Solar- und Windenergie: Durch die Installation von Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen auf Dächern oder auf Freiflächen kann ein Teil des erforderlichen Stroms direkt vor Ort erzeugt werden.
- Ökostrom-Abnahmeverträgen (PPA): Diese Verträge garantieren den Bezug von Strom ausschließlich aus erneuerbaren Energien, z.B. aus Wasserkraft.
Durch die Diversifizierung ihrer Energiequellen können Datenzentren nicht nur ihren CO2-Fußabdruck verkleinern, sondern auch ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Schwankungen in der Energieversorgung verbessern.
5. Verbesserung des Energiemanagements
Ein intelligentes Energiemanagement ist der Schlüssel zur Verbesserung der Energieeffizienz von Datenzentren. Dazu gehört die kontinuierliche überwachung und Analyse des Energieverbrauchs, um Unregelmäßigkeiten schnell erkennen und beheben zu können. Hierfür bieten sich mehrere Ansätze an.
- Energiemanagementsysteme (EMS): Mit EMS zur überwachung und Kontrolle des Energieverbrauchs in Echtzeit können Ineffizienzen erkannt und Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden.
- Überwachung, Analyse und Optimierung von Energiedaten: Analyse-Tools für Energiedaten helfen, Verbrauchsmuster zu verstehen und Verbesserungsmöglichkeiten zu erkennen, um das Energiemanagement zu unterstützen. Darüber hinaus ist die Einbeziehung von Indikatoren der Energieleistung wie die PUE (Power Usage Effectiveness) für die Bewertung und Verbesserung der Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung.
- Präventive Wartung: Die regelmäßige Wartung und Aktualisierung der Anlagen trägt dazu bei, eine optimale Leistung zu gewährleisten und einen übermäßigen Energieverbrauch zu vermeiden.
Welche Vorteile ergeben sich für die Betreiber von umweltfreundlichen Datenzentren?
Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen
Regierungen, Investoren, Kunden und die öffentlichkeit üben zunehmend Druck auf Unternehmen aus, damit diese nachhaltigere Praktiken anwenden. Als wesentliche Bestandteile der digitalen Infrastruktur stehen Datenzentren hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen auf dem Prüfstand.
Die Umweltvorschriften werden immer strenger und zwingen die Unternehmen, ihren CO2-Fußabdruck zu verkleinern und umweltfreundlichere Verfahren anzuwenden.
Datenzentren können ihr ökologisches Engagement mit einer Reihe etablierter Zertifizierungen messen und bescheinigen lassen.
Unter diesen genießt die LEED-Zertifizierung (Leadership in Energy and Environmental Design) weltweit besonders hohe Anerkennung. Für die Zertifizierung werden verschiedene Aspekte wie Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung von Gebäuden bewertet.
ISO 14001 und ISO 50001 sind ebenfalls wichtige internationale Normen. Die erste betrifft das Umweltmanagement, die zweite das Energiemanagement. Andere Zertifizierungen wie Energy Star und BREEAM verlangen die Einhaltung strenger Bewertungskriterien für die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit von Infrastrukturen.
Schließlich führt die kürzlich überarbeitete Energieeffizienzrichtlinie der Europäischen Union (EED) wichtige Verpflichtungen für Datenzentren ein. Die neuen Anforderungen verlangen von Datenzentren mit einer Leistung von mehr als 500 kW die Angabe wichtiger Leistungsindikatoren (Key Performance Indicators, KPIs) für ihre Energieeffizienz, ihren Wasserverbrauch und ihre Energiewiederverwendung. Diese Berichte sind seit Mai 2024 obligatorisch und werden in einer europäischen Datenbank zusammengefasst, deren aggregierte Daten der öffentlichkeit zugänglich sind.
Energieeffizienz und Kostenoptimierung
Die Verbesserung der Energieeffizienz von Datenzentren kann zu erheblichen Einsparungen bei den Betriebskosten führen.
Die Nutzung erneuerbarer Energien ist zwar kurzfristig mitunter teurer, kann aber langfristig die Kosten senken, indem die Energiepreise stabilisiert und die mit den Vorschriften zur Kohlenstoffemission verbundenen Kosten vermieden werden.
Ansehen und Wettbewerbsfähigkeit
Grüne Datenzentren haben einen erheblichen Einfluss auf die Kundenbeziehungen.
Unternehmen, die in umweltfreundliche Datenzentren investieren, stärken ihren Ruf als Akteure, die sich für den Kampf gegen den Klimawandel einsetzen. Dies kann Kunden und Partner anziehen, denen die Umwelt am Herzen liegt.
Unternehmen, die in der Lage sind, ihren ökologischen Fußabdruck zu verkleinern und gleichzeitig qualitativ hochwertige Dienstleistungen zu erbringen, können sich von ihren Mitbewerbern abheben.
Darüber hinaus sparen grüne Datenzentren Energie und senken die Betriebskosten. Diese Einsparungen können über die Dienstleistungspreise weitergegeben werden, was einen Wettbewerbsvorteil darstellt.
Technologische Innovation
Die Notwendigkeit, die Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern, treibt die Innovation bei der Planung und Verwaltung von Datenzentren voran. Dazu gehört auch die Entwicklung neuer Technologien zur Kühlung, Energiespeicherung und Prozessoptimierung, die nicht nur im Bereich der Datenzentren von Nutzen sein können.
Das Green Mountain-Datenzentrum in Rennesøy, Norwegen, ist ein Musterbeispiel für Nachhaltigkeit. Es ist in einem ehemaligen NATO-Munitionsdepot untergebracht und wird hauptsächlich mit Wasserkraft betrieben, so dass seine CO2-Bilanz praktisch null ist.
Das Zentrum zeichnet sich auch durch seine bedeutenden Umweltinnovationen aus. So nutzt es beispielsweise die freie Kühlung, eine natürliche Kühltechnik mit Außenluft, die den Energieverbrauch erheblich senkt.
Green Mountain hat auch Projekte zur Restwärmenutzung eingeführt. Die von den Servern erzeugte überschüssige Wärme wird zur Beheizung lokaler Einrichtungen, wie etwa einer nahe gelegenen Aquakulturfarm, genutzt.
Auch die Sicherheitsmaßnahmen sind vorbildlich. Biometrische Zugangskontrolle, Videoüberwachung und komplexe Brandschutzsysteme sorgen für den Schutz der Daten. All diese Strategien machen Green Mountain zu einem führenden Unternehmen im Bereich grüner Datenzentren.
Unsere Lösungen für die Kombination von Leistung und Umweltverantwortung in Ihren Datenzentren.
Socomec hat sich zur Förderung klimafreundlicher Datenzentren verpflichtet. Hierzu bieten wir verschiedene Lösungen an:
- DIRIS Digiware-Leistungsüberwachungssystem: Das DIRIS Digiware-Mehrkreisüberwachungssystem mit der Genauigkeitsklasse 0,5 beinhaltet exklusive Technologien, um Ineffizienzen zu erkennen und Betriebskosten zu senken. Mit diesem skalierbaren System können Stromverbrauch, Stromqualität und Fehlerströme unabhängig von der Verteilungsmethode (PDU oder Busway) überwacht werden.
- USV-Systeme mit hohem Wirkungsgrad: Jeder Energieverlust zählt. Durch die Wahl von USV-Systemen mit optimierten Wirkungsgraden werden die Energieverluste erheblich gesenkt. Der intelligente Umwandlungsmodus, der bei den modularen USV-Systemen MODULYS und den Hochleistungs-USV-Systemen DELPHYS XL verfügbar ist, reduziert die Verluste um das Fünffache und erreicht einen Wirkungsgrad von 99,1 %, ohne die Qualität der Stromversorgung zu beeinträchtigen.
- Die fortschrittlichste modulare USV-Produktreihe auf dem Markt: Die modulare USV-Reihe MODULYS bietet eine robustere Infrastruktur, die sich an zukünftige Anforderungen anpassen lässt und gleichzeitig die Umweltbelastung und die Betriebskosten senkt.
- Energiespeichersysteme: Energiespeichersysteme wie SUNSYS HES L erleichtern die Integration erneuerbarer Energien, indem sie überschüssige Energie für eine spätere Nutzung speichern. Bei einem Stromausfall können diese Speichersysteme auch die Nutzung von Dieselgeneratoren verringern und so zur Senkung der Kohlendioxidemissionen und der Kraftstoffkosten beitragen.