31.07.2017
Neue Studie

Wie sich Energieeffizienz in Rechenzentren rechnet

Eine neue Studie zeigt: Die hohen Strompreise in Deutschland steigern die Motivation der Betreiber von Rechenzentren, ihre Infrastruktur energieeffizient auszurüsten. Nur in einem Punkt wehren sich die Betreiber gegen mehr Effizienz. Plus: die ganze Studie zum Download.

In den vergangenen Jahren wurden sehr deutliche Effizienzfortschritte vor allem in der Kühlung und bei den Servern in den Rechenzentren erreicht. „Das Thema Energieeffizienz wird bei deutschen Rechenzentren sehr hoch bewertet – noch sind wir hier weltweit führend“, schätzt der Verfasser der Studie „Energieeffizienz und Rechenzentren in Deutschland – weltweit führend oder längst abgehängt?“, Ralph Hintemann, die aktuelle Situation ein. 
Durch das starke Marktwachstum steigt der Energiebedarf der Rechenzentren in Deutschland in Summe weiter an. Genau diesen Energiebedarf aber wollen die Betreiber eingrenzen, denn die Strompreise sind in Deutschland vergleichsweise hoch. "Der Anreiz, Strom zu sparen, ist in Deutschland deutlich höher als in anderen Ländern", sagt Studienautor Hintemann im Gespräch mit HLK. Das löst aber nicht das Problem: weil der Bedarf an Rechenzentren ständig steigt, werden die Fortschritte bei der Energieeffizienz durch dieses Wachstum kompensiert. Dazu kommt, dass sich die Betreiber von Rechenzentren gegen die Wasserkühlung ihrer Server stemmen - dabei wäre die Kühlung der Server durch Wasser wesentlich effizienter als durch Luft.

Der Rechenzentrumsmarkt in Deutschland wächst indes weiterhin dynamisch. Im Jahr 2016 stiegen die Investitionen für den Neubau und die Modernisierung der Infrastruktur im Vergleich zum Vorjahr um zehn Prozent auf 970 Millionen Euro. Noch in diesem Jahr werden die Investitionen die Eine-Milliarde-Euro-Marke überschreiten. NeRZ ist ein Netzwerk mittelständischer Technologieunternehmen, das sich zum Ziel gesetzt hat, die Energieeffizienz der Rechenzentren in Deutschland weiter zu verbessern.

Studienautor Hintemann: "Trotz aller Fortschritte könnten die meisten Rechenzentren noch deutlich energieeffizienter betrieben werden."
Bild: NeRZ  

„Sehr hohe Einsparung durch Abwärme-Nutzung“

Studienautor Ralph Hintemann über den Zwang der Betreiber von Rechenzentren, Strom zu sparen, die nicht ausgeschöpften Möglichkeiten, Abwärme zu nutzen und die Angst vor Wasser.

HLK: Warum ist Deutschland weltweit so führend bei der Energieeffizienz von Rechenzentren?

Ralph Hintemann: Dafür gibt es zwei Gründe: Insbesondere für energieeffiziente Rechenzentrumsinfrastruktur gibt es viele mittelständische Anbieter in Deutschland, vom spezialisierten Rechenzentrumsplaner und -berater über Generalunternehmen für den Bau von Rechenzentren bis hin zu Anbietern von hocheffizienten Lösungen beispielsweise im Bereich der Kühlung der Rechenzentren. 
Zweitens spielen  die hohen Strompreisen in Deutschland eine Rolle. Unter anderem durch die EEG-Umlage zahlen deutsche Rechenzentrumsbetreiber deutlich mehr für Energie als in vielen anderen Ländern. Für das Thema Energieeffizienz gilt allerdings: Der Anreiz, Strom zu sparen, ist in Deutschland deutlich höher als in anderen Ländern.
Auch bei der Nutzung regenerativer Energien nehmen die deutschen Rechenzentren eine Spitzenposition ein. Gemäß einer aktuellen Befragung, die Borderstep im Auftrag des Netzwerks energieeffiziente Rechenzentren NeRZ durchgeführt hat, nutzen etwa 30 Prozent der Rechenzentren in Deutschland ausschließlich regenerativ erzeugten Strom.

Wie könnte sich die Energieeffizienz von Rechenzentren noch steigern lassen?

Hintemann: Das Thema Energieeffizienz ist in der Rechenzentrumsbranche angekommen. Insbesondere beim Neubau größerer Rechenzentren ist die Energieeffizienz heute eine wesentliche Anforderung. Dennoch gibt es noch deutlichen Verbesserungsbedarf. Grundsätzlich kann man zwischen Effizienzmaßnahmen bei den IT-Systemen und bei der Rechenzentrumsinfrastruktur unterscheiden. 
Zusätzlich ist ein ganzheitliches Energiemonitoring und -management im Rechenzentrum erforderlich. Dieses Thema gewinnt zum Glück eine immer höhere Bedeutung – gemäß unserer aktuellen Befragung haben bereits 50 Prozent der Rechenzentren ein Energiemanagementsystem. Im Bereich der IT bestehen oft noch hohe Potenziale bei der Beschaffung energieeffizienter IT-Systeme. 
Im Bereich der Infrastrukturen ist vor allem die Kühlung, Klimatisierung und Lüftung immer noch ein wichtiges Thema. Fast die Hälfte der von uns befragten Rechenzentren sehen hier noch sehr hohe Einsparpotenziale. Weitere Effizienzpotenziale bestehen oft im Austausch alter Anlagen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV). 
Ein wichtiges Zukunftsthema ist auch die Abwärmenutzung in Rechenzentren. Selbst in einem hocheffizienten Rechenzentrum wird praktisch der eingesetzte Strom komplett in Wärme umgewandelt. Das können bei großen Rechenzentren schon Leistungen von mehreren Megawatt sein. Dementsprechend groß ist das Interesse an diesem Thema. In der Befragung im Frühsommer 2017 haben 50 Prozent der Betreiber angegeben, dass sie hohe bis sehr hohe Einsparpotenziale durch die Nutzung der Abwärme sehen. Etwa ein Drittel der Befragten nutzt bereits die Abwärme – allerdings meist nur einen sehr geringen Teil.

Welche Akteure sind denn an der energieeffizienten Ausstattung eines Rechenzentrums beteiligt und wie funktioniert die Zusammenarbeit?

Um ein Rechenzentrum neu zu bauen, arbeiten häufig viele Experten aus unterschiedlichen Bereichen zusammen, vom Rechenzentrumsplaner über IT-Fachleute, Facility-Management-Spezialisten, Anbieter von Infrastrukturlösungen bis hin zum den Bauunternehmen und den Installateuren. Wie gut die Zusammenarbeit funktioniert, hängt im konkreten Fall oft vom Projektmanagement ab. Sind erfahrene Rechenzentrumsexperten mit dem Projektmanagement betraut, so funktioniert die Zusammenarbeit meist gut. Dennoch kommt es aber immer noch häufig Problemen – gerade an der Schnittstelle von IT-Management und Facility Management. 
Zwar ist eine langsame Verbesserung der Kommunikation zwischen diesen zwei Welten festzustellen, dennoch gibt es hier noch deutlichen Verbesserungsbedarf. 

Welche Fortschritte haben Sie beim Thema Energieeffizienz in den vergangenen Jahren erlebt?

Die Energieeffizienz der Rechenzentren steigt kontinuierlich, es sind bereits hohe Effizienzgewinne erzielt worden. Dennoch steigt der Energiebedarf der Rechenzentren in Deutschland in Summe weiter an, von 10,5 Mrd. kWh in 2010 auf 12,4 Mrd. kWh in 2016. Das Internet, soziale Medien, die Smartphone-Nutzung, Themen wie Industrie 4.0 oder Big Data benötigen immer mehr Rechenzentren, sodass deren Wachstum die Effizienzfortschritte kompensiert. Große Effizienzfortschritte wurden in den vergangenen Jahren vor allem bei der Kühlung, Klimatisierung und Lüftung sowie beim Thema Servervirtualisierung erreicht.

Gibt es etwas, womit Sie bei der Energieeffizienz unzufrieden sind?

Trotz aller Fortschritte könnten die meisten Rechenzentren noch deutlich energieeffizienter betrieben werden. Das dem nicht so ist, hat verschiedene Gründe. Ältere Rechenzentren werden oft nur unzureichend modernisiert. Die Befürchtung, dass die Modernisierung den sicheren IT-Betrieb gefährden würde, hält viele Rechenzentrumsbetreiber davon ab. 
Ein weiterer Grund für die mangelnde Energieeffizienz sind die Vorbehalte vieler Betreiber, neue Technologien einzusetzen, die nach ihrer Meinung noch nicht ausreichend erprobt sind oder die aus anderen Gründen abgelehnt werden. 
So schließen 40 Prozent der Betreiber eine Flüssigkeitskühlung von Servern kategorisch aus, weil sie kein Wasser im Rechenzentrum möchten. Dabei ist Wasser wesentlich besser als Luft geeignet, die steigenden Wärmemengen in Rechenzentren abzuführen. 
Auch der Staat könnte noch mehr für die Förderung der Energieeffizienz von Rechenzentren tun – beispielsweise ist die Verwendung von Wärmepumpen zur Abwärmenutzung in Rechenzentren in Deutschland oft nicht wirtschaftlich, weil auf den Wärmepumpenstrom die EEG-Abgabe bezahlt werden muss.

Energieefizienz in Rechenzentren: die Studie zum Download

Bettina Kreuter