Der Weg zu Net Zero Welche Maßnahmen machen Rechenzentren grüner?

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Datacenter stecken in der Zwickmühle. Sie müssen den wachsenden Rechen- und Speicherbedarf bedienen und trotzdem Klimaneutralität erreichen. Doch der Weg zur Netto-Null kann gelingen: mit erneuerbaren Energien, Abwärmeverwertung und neuen Standorten.

Betreiber von Rechenzentren stehen zurzeit vor gewaltigen Aufgaben. Die zunehmende Digitalisierung und Technologien wie Cloud-Computing, Blockchain oder Künstliche Intelligenz (KI) treiben den Bedarf an Rechen- und Speicherkapazität in die Höhe. Zum Vergleich: Aktuell entfallen etwa 1,5 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs auf die Datacenter-Branche. Studien gehen davon aus, dass sich der Anteil bis 2030 auf 8 Prozent vervielfachen wird. Gefragt sind daher nicht nur mehr, sondern vor allem auch leistungsfähigere Datenzentren.

Gleichzeitig müssen Rechenzentren klimaneutral und nachhaltig werden, auch aufgrund regulatorischer Anforderungen. So sieht das ehrgeizige Ziel des EU Green Deal vor, dass der gesamte ICT-Sektor in der EU bis 2030 klimaneutral sein soll. Deutschland legt die Messlatte in puncto Nachhaltigkeit sogar höher: Das im November 2023 in Kraft getretene Energieeffizienzgesetz (EnEfG) soll einen wichtigen Beitrag für das Erreichen der deutschen Klimaziele leisten und legt für Datacenter explizite Energieeffizienzziele fest.

So darf beispielsweise der PUE-Wert (Power Usage Effectiveness), der das Verhältnis zwischen dem Gesamtverbrauch des Rechenzentrums und dem Verbrauchsanteil des IT-Equipments misst, ab dem 1. Januar 2027 nicht über 1,5 und ab dem 1. Januar 2030 nicht über 1,3 liegen. Für neu errichtete Rechenzentren, die nach dem 1. Juli 2026 in Betrieb genommen werden, gilt sofort ein PUE-Wert von 1,2 oder weniger. Zum Vergleich: Bisher liegt der durchschnittliche PUE-Wert von Rechenzentren bei etwa 1,7.

Kühlung ist einer der größten Stromverbraucher

Kurzum: Die Betreiber von Rechenzentren stecken in der Zwickmühle. Sie müssen den wachsenden Rechen- und Speicherbedarf bedienen und trotzdem Klimaneutralität erreichen. Aber wie werden existierende Rechenzentren energieeffizienter? Oder ist es sinnvoller, in neue Datacenter zu investieren, die von Beginn an CO₂-Emissionen vermeiden?

Hierzulande gibt es derzeit mehr als 500 große Datacenter und laut dem Digitalverband Bitkom insgesamt bis zu 50.000 Rechenzentren, zu denen auch kleinste IT-Installationen in Unternehmen zählen. Sie alle sorgen dafür, dass digitale Prozesse in der Wirtschaft und im Privatleben reibungslos ablaufen. Um digitale Dienste rund um die Uhr hochverfügbar bereitzustellen, verbrauchen sie kontinuierlich große Mengen an Strom. Untersuchungen des Bitkom haben ermittelt, dass bei den Betriebskosten von Rechenzentren der Stromanteil zwischen 50 und 70 Prozent liegt. Bricht man den Verbrauch weiter herunter, zeigt sich, dass die Hälfte des Energieverbrauchs auf die Kühlung und die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) entfällt. Der Rest wird unter anderem für den Betrieb von Netzwerk, Servern oder Storage-Systemen benötigt.

Erneuerbare Energien sichern die Zukunft von Rechenzentren

Ein Schlüssel für mehr Nachhaltigkeit kann die CO₂-neutrale Eigenstromerzeugung sein. Ziel ist es, so viel Energie wie möglich am eigenen Standort zu produzieren. Dafür werden etwa Dächer und Fassaden für Photovoltaik oder Betriebsgelände für Windkraftanlagen genutzt. Allerdings gibt es Einschränkungen: Denn allein diese Energiequellen reichen bei weitem nicht aus, um Standorte komplett selbst zu versorgen. Erhebungen zufolge decken Rechenzentren durchschnittlich weniger als drei Prozent ihres notwendigen jährlichen Energieverbrauchs mit lokaler Solar- und Windenergie ab.

Eine Lösung könnte sein, kurzfristig effiziente Gasmotoren einzusetzen, um das Netzstromangebot zu ergänzen. Diese könnten anfangs mit Biogas und langfristig mit Wasserstoff betrieben werden, die das Erreichen von Netto-Null unterstützen. Nach aktuellem Stand ist gesetzlich geregelt, wo das Wasserstoffkernnetz in Deutschland künftig verlaufen wird: Bis 2032 sollen rund 10.000 Kilometer des Wasserstoffkernnetzes gebaut werden. Installieren Rechenzentrumsbetreiber heute moderne Gasmotorenkraftwerke, könnten sie diese ab 2032 auf Wasserstoff umstellen, sofern sich der Standort in der Nähe des Kernnetzes befindet.

Abwärmenutzung als Hebel für besseren Klimaschutz

Wie das Beispiel der Gasmotorenkraftwerke zeigt, sind oft jedoch hohe Investitionen nötig, um bestehende Rechenzentren nachhaltiger und zukunftssicher zu gestalten. Warum daher nicht gleich in ein neues, klimaneutrales Datacenter investieren? Entscheidet man sich für diese Option, ist es ratsam, beim Neubau schon jetzt nicht nur auf leistungsfähige Datenleitungen und Konnektivität zu achten, sondern auch auf eine zukunftsfähige Energiezufuhr – wie die erwähnte Anbindung ans Wasserstoffkernnetz –, und potenzielle Verbraucher einzuplanen, die die Abwärme des Rechenzentrums nutzen könnten.

Ein Beispiel für eine solche Initiative ist Stockholm. In der schwedischen Hauptstadt wird überschüssige Wärme aus Rechenzentren ins Fernwärmenetz eingespeist, um benachbarte Einrichtungen wie Bürogebäude, Krankenhäuser oder Schwimmbäder zu heizen. Diese Maßnahme hat den CO₂-Fußabdruck verkleinert – konkret ließen sich die Emissionen der angebundenen Rechenzentren um 50 Gramm CO₂ pro Kilowattstunde senken. Das Beispiel zeigt, wie erfolgreich Wärmerückgewinnung sein kann und welch entscheidenden Beitrag Rechenzentren zur Energiewende leisten können.

Norddeutschland ist ein idealer Standort

Wie beschrieben generieren Rechenzentren bisher wenig Eigenstrom aus Photovoltaikanlagen oder Windrädern, der Rest muss aus dem Energienetz kommen. Idealerweise stammt dieser Strom aus erneuerbaren Quellen, was sich allerdings in Süddeutschland als schwierig erweisen kann, weil dort die Netzanschlusskapazitäten begrenzt sind.

Von Vorteil ist es daher, neue Rechenzentren im Norden Deutschlands zu bauen. Insbesondere die großen Offshore-Windparks in der Nordsee sichern die Stromerzeugung aus CO₂-armen Quellen besser, als es in anderen Regionen möglich ist. Zum Vergleich: Würden alle dort geplanten Anlagen ans Netz gehen, hätten sie eine Energieleistung von 100 konventionellen Großkraftwerken. Doch auch bei geringeren Windstärken lässt sich durch die Offshore-Parks ausreichend grüne Energie bereitstellen.

Heißt: Günstiger als im Norden gibt es in Deutschland keinen grünen Strom. Daher ist die Nordseeküste etwa bei Bremerhaven, Hamburg oder in Schleswig-Holstein ein hervorragender Standort für neue Rechenzentren. Dennoch werden sicherlich auch in Mittel- und Süddeutschland neue Datacenter gebaut. Allerdings wird dort eine bessere Latenz mit höheren Strompreisen einhergehen.

Generell bleibt Deutschland auch in Zukunft ein wichtiger Standort für Rechenzentren. Denn die Nachfrage nach Anwendungen und Daten, die aus regulatorischen Gründen Deutschland beziehungsweise die EU nicht verlassen dürfen, wird weiter steigen. Um die Datenhoheit beim Verarbeiten und Speichern zu gewährleisten, bleiben hiesige leistungsfähige Datacenter die erste Wahl.

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