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Nachhaltige EVUs durch Green IT

In Deutschland wurden laut dem Bundesumweltamt im Jahr 2020 rund 739 Millionen Tonnen Kohlendioxid-Äquivalente ausgestoßen. Durch die Verabschiedung des Pariser Klimaabkommens, welches die globale Erderwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzen soll, ergibt sich für die Regierungen und alle Teile der Wirtschaft Handlungsbedarf. Insbesondere die Energiewirtschaft steht als größter Treibhausgasemittent im Fokus der öffentlichen Debatte. 

Energieversorgungsunternehmen (EVUs) sind für rund 30% der in Deutschland ausgestoßenen CO2-Äquivalente verantwortlich. Ein wachsender Teil dessen ist der auch in diesem Sektor der zunehmenden Bedeutung von IT geschuldet, was sich an den steigenden Energieaufwendungen für Rechenzentren (RZ) erkennen lässt. 

Energieverbrauch in ICT und Rechenzentren in TWh (Quelle: Eigene Schätzungen basierend auf Jones, N. (2018). The information factories. Nature, 561(7722), pp.163-166)

 

Damit aber nicht genug. Da EVUs oftmals aus Kosten- oder Sicherheitsgründen oder im Rahmen Ihres Telekommunikationsangebots ihre eigenen Rechenzentren betreiben, kommen sie aus unerwarteter Richtung noch weiter unter Druck. Denn die Branchenakteure des Handelsverbandes von Cloud-Infrastrukturdiensten und Rechenzentren (RZ) in Europa haben sich dazu verpflichtet, bis 2030 klimaneutral zu operieren. An ein Abstoßen der Rechenzentren ist für viele EVUs jedoch nicht zu denken: Eigene Rechenzentren erweisen sich aufgrund von Standort-, Wissens- und Sicherheitsvorteilen als ein zukunftsfähiges Geschäftsmodell, etwa im Rahmen von Colocation-Angeboten. Im Rahmen dessen vermieten Unternehmen ihre Rechenzentrumsflächen zu wettbewerbsfähigen Konditionen an Dritte. EVUs profitieren dabei als Betreiber kritischer Infrastrukturen vom Vertrauen in ihre Sicherheitsstandards und einem breit ausgebauten Vertriebsnetzwerk. 

EVUs stehen somit vor einem Dilemma: Einerseits benötigen sie wachsende Mengen Strom um die Digitalisierung ihres Geschäftsbetriebs voranzutreiben, andererseits müssen sie ihren Endenergieverbrauch reduzieren, um langfristig ihre Wettbewerbsfähigkeit als Betreiber von Rechenzentren sichern zu können - auch mit Blick auf die steigende CO2-Bepreisung im Kerngeschäft. Die strategische Positionierung von EVUs bewegt sich somit im Spannungsfeld von Digitalisierung und Dekarbonisierung. 

Einen Ausweg könnte dabei Green IT eröffnen. 

Nachhaltiger IT-Betrieb durch Green IT 

Die Green IT beschäftigt sich mit dem nachhaltigen Betrieb von Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). Sie verfolgt den gesamten Lebenszyklus von IT über verschiedene strategische Ebenen, von der Herleitung messbarer Ziele und Benchmarks über die effiziente architektonische Gestaltung von Serverracks bis hin zum Einsatz verbrauchsarmer Hardwarekomponenten. Aufgrund ihres hohen Energiebedarfs stehen insbesondere Rechenzentren im Fokus von Green IT.  

Ein Blick auf die bestehende RZ-Landschaft der Energiewirtschaft zeigt das immense Potenzial von Green IT auf. Viele Rechenzentren sind überaltert oder erfüllen nicht mehr die aktuellen Anforderungen an Energieeffizienz. Typischerweise können 30 % der Energie in RZ eingespart werden. Neben der Reduktion des CO2-Fußabdruckes lassen sich hierbei auch signifikante Kosteneinsparungen bei gleichbleibender oder sogar gesteigerter Leistungskapazität realisieren. Hierfür ist es zunächst entscheidend den Ist-Zustand der RZ zu ermitteln, darauf aufbauend strategische Ziele festzulegen und anschließend ihre Technik zu ertüchtigen. Best Practices zur Steigerung der Energieeffizienz aus der Beratung stellen der IT von EVUs hilfreiche Ansätze und Handlungsempfehlungen zur Seite. 

Abwärmenutzung im Rechenzentrum

Darüber hinaus können Rechenzentrumsbetreiber insbesondere durch Wärmerückgewinnung enorme Einsparungen realisieren. Um dieses Potenzial schneller zu nutzen, werden im Rahmen der Energieeffizienzstrategie 2050 (NAPE 2.0) von der Bundesregierung jährlich bis 2030 insgesamt 50 Millionen Euro zur Verfügung gestellt. Ein erklärtes Ziel ist es, neue oder bisher kaum genutzte Abwärmenutzungstechnologien, z.B. im Bereich der Niedertemperaturabwärme von Rechenzentren, zu erschließen und zu fördern.  

Bereits heute bieten Wärmerückgewinnungstechnologien für EVUs mit eigenen RZ enorme Vorteile. Ca. 70 % der im RZ verbrauchten Strommengen können theoretisch als Abwärme wiederverwendet werden. Die Wirtschaftlichkeit hängt vor allem von der Temperaturdifferenz ab. Da die Temperatur der Abwärme aus luftgekühlten Rechenzentren mit ca. 35 °C für viele Wärmeanwendungen zu niedrig ist, bietet sich die Nutzung von Wärmepumpen an. Optimalerweise machen RZ jedoch von Warmwasserkühlungen Gebrauch, welche die Nutzung von Wärmepumpen überflüssig macht. In Spezialfällen kann die Abwärme auch direkt genutzt werden, beispielsweise in Schwimmbädern, Gewächshäusern oder sogar Wohnanlagen. 

Eine weitere Voraussetzung für den Vertrieb von Abwärme ist die Anbindung an das Nahwärme- und Fernwärmenetz oder direkt an die Abnehmer. Bei dem Neubau von RZ sollte somit die notwendige Infrastruktur und die Einbindung von Wärmeabnehmern früh in der Planung berücksichtigt werden. Zu beachten bleibt jedoch, dass die Wärmeversorgung von Wohnanlagen eine Leistungsgarantie von 30 bis 50 Jahren voraussetzt.

Edge-Computing 

Auch das sogenannte Edge Computing bietet EVUs einige Chancen. Edge Computing bringt die Datenverarbeitung näher an den Anwendungsbereich und ist somit auch Voraussetzung für den energieeffizienten Betrieb von IoT-Lösungen. Unter anderem ermöglicht Edge den Einsatz intelligenter Technik in den Bereichen Sensorik, Erzeugung, Umspannung und Wartung, welche ihre Anwendung auch in der Energiewirtschaft finden. Außerdem führt eine lokalere Datenverarbeitung zu geringeren Latenzen, höherer Skalierbarkeit und Transparenz, gesteigerter Produktivität und Zuverlässigkeit des Anlagenbetriebs sowie mehr Cybersicherheit und schnellerer Entscheidungen. Ferner entfällt ein Teil des obsoleten Network-Traffics, was zu einem verringerten Energieaufwand führt. In Bezug auf die Abwärmenutzung hat Edge Computing oft den Vorteil, durch die größeren Leistungsdichten eine höhere Abwärmetemperatur zu gewährleisten.  

Voraussetzung für die Monetarisierung von Edge Computing ist jedoch zunächst die anforderungsgerechte strategische Positionierung sowie ein integriertes Geschäftsmodell. Außerdem sollte unter Berücksichtigung der angepeilten Anwendungsfälle eine ganzheitliche Wirtschaftlichkeits- und Nachhaltigkeitsbetrachtung erfolgen. Anschließend ist es wichtig für Edge Computing eine langlebige und energieeffiziente Hardware und Bauweise einzusetzen, beispielsweise durch eine hohe Leistungsdichte im Rack, effiziente Chips und festplattenlose Storage-Systeme. 

Um all die beschriebenen Lösungen umzusetzen und die damit zusammenhängenden Einsparungspotenziale zu erschließen, bedarf es eines ganzheitlichen Ansatzes, der anfangend bei der Bestimmung des CO2-Fußabdrucks die richtige IT-Strategie sowie passende Effizienzmaßnahmen auf den Weg bringt. Dabei darf nicht unterschätzt werden, dass jeder Schritt in Richtung dieser Lösungen Teil eines aufwendigen Projektes ist, das ein hohes Maß an Expertise und Koordination in der Umsetzung erfordert. 

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