Erste Schritte zur Minderung der Umweltbelastung

Der Weg dorthin beginnt mit den ersten Schritten, und diese Schritte können die Festlegung von Zielen für Ihre Organisation sowie die Bewertung und Priorisierung der Möglichkeiten zur Verringerung der Umweltauswirkungen umfassen.

Herausforderungen, wie sie ein nachhaltiges Rechenzentrum darstellt, meistern

Ziele setzen

Es kann hilfreich sein, Ihre Pläne zur Senkung der Emissionen und des Ressourcenverbrauchs an bestimmten Zielen auszurichten. Solche Ziele können u.a. die Senkung des Kohlendioxidausstoßes, des Strom- und Wasserverbrauchs des Rechenzentrums sowie die Optimierung der Lieferketten sein, oder weniger Elektroschrott zu verursachen.

Manche Betreiber von Rechenzentren setzen sich Ziele basierend auf der Vision des Rechenzentrums mit null Nettoemissionen oder auf einigen der Säulen, die zu dieser Vision gehören. Im Großen und Ganzen umfasst das Netto-Null-Rechenzentrum folgende Punkte:

Keine Verluste: Effizienzlücken beseitigen und die Auslastung von Rechenzentrumsanlagen maximieren
Kein Kohlenstoff: Beseitigung der Kohlenstoffemissionen aus dem Stromverbrauch von Rechenzentren
Kein Wasser: Die Abhängigkeit von Wasser für den Betrieb von Rechenzentren beenden
Kein Abfall: Durch den Betrieb von Rechenzentren soll möglichst kein Elektroschrott mehr anfallen

Rahmenwerke definieren und Maßzahlen festlegen

Bei der Festlegung messbarer Ziele kann aus einer Reihe von Rahmenwerken und Messgrößen ausgewählt werden. Eine gründlichere Prüfung der Rahmenwerke und Messgrößen findet sich im Abschnitt über die Messung und Berichterstattung der Effizienz und Emissionen von Rechenzentren.

In vielen Fällen werden die Emissionen das Hauptziel der Bemühungen zum Abbau der Umweltauswirkungen sein. Das Treibhausgasprotokoll (GHG-Protokoll) bietet ein umfassendes, standardisiertes globales Rahmenwerk, mit dem Industrieunternehmen ihre Emissionen verstehen, aggregieren, quantifizieren und senken können. Und sie können auch ihre Partner in der gesamten Wertschöpfungskette dazu anhalten. Laut GHG -Protokoll gehören zu diesen Emissionen folgende Bereiche (Scopes):

Scope 1: Emissionen aus eigenen und selbst betriebenen Anlagen. Hierzu gehören Emissionen aus Rechenzentren, IT und anderen Geräten sowie Emissionen aus sonstigen Anlagen wie Firmenwagen und LKW. Dazu gehören auch die Emissionen, die durch die Bauweise und die Wahl der Materialien entstehen, die für die Herstellung solcher Anlagen verwendet werden.

Scope 2: Emissionen aus der Erzeugung eingekaufter Energie. Da die Versorgungsunternehmen immer noch nur begrenzt in der Lage sind, den Strombedarf der Rechenzentrumsbranche direkt mit kohlenstofffreier Energie zu decken, nutzen die Betreiber Instrumente wie Stromabnahmeverträge, um die Kohlendioxidemissionen aus der erworbenen Energie auszugleichen.

Scope 3: Emissionen aus allen anderen Bereichen (Zulieferer, Händler, Produktnutzung usw.). Diese Emissionen sind schwieriger zu messen, da dazu Maßnahmen und Anlagen Dritter gehören. Colocation- und Cloud-Anbieter werden u.U. aufgefordert, ihren Kunden im Rahmen der Emissionsberechnungen der Stufe 3 die Emissionen zu melden, und sie können sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, wenn die damit die Nachhaltigkeitsziele ihrer Kunden unterstützen.

Das GHG-Protokoll stellt auch Rechner und FAQs zur Verfügung, die Unternehmen bei der Quantifizierung ihrer Emissionen helfen.

Chancen priorisieren

Rechenzentrumsbetreiber, die eine führende Rolle bei der Verringerung ihrer Umweltauswirkungen übernommen haben, sind die Herausforderung auf mehreren Ebenen und in mehreren Phasen angegangen. Dies kann damit beginnen, dass bestehende Rechenzentrumsanlagen bewertet und die Möglichkeiten auf der Grundlage der Ziele und aktuellen Technologien priorisiert werden.

Viele Unternehmen haben leicht zu erzielende Veränderungen, die zu Ineffizienzen im Rechenzentrumsbetrieb beigetragen haben, bereits umgesetzt, indem sie Server virtualisiert, Warmgang- oder Kaltgangeinhausungen verwendet und Freikühlung eingeführt haben. Auf der Grundlage dieser Maßnahmen sollten die Betreiber weiterhin Lösungen den Vorzug geben, die das gewünschte Maß an Kontinuität zum Schutz der Dienste, auf die die Nutzer angewiesen sind, gewährleisten. Hier einige der Möglichkeiten, die in Betracht gezogen werden sollten:

Anlagenauslastung steigern

Rechenzentren haben mit der unzureichenden Auslastung ihrer Anlagen zu kämpfen, da sie für selten eintretende Bedarfsspitzen zu viel Leistung bereitstellen und kritische Systeme redundant machen müssen. Die Einführung von Cloud-Diensten und das Abschalten von „Zombie“-Servern oder wenig genutzten Servern kann die Auslastung von IT-Systemen erheblich steigern. Die Auswahl von Stromversorgungen, die bei Nennkapazität betrieben werden können, die Nutzung der Überlastkapazität der USV zur Bewältigung von Bedarfsspitzen und die Einführung einer N+1-Systemarchitektur mit hoher Auslastung für die Stromversorgung können die Auslastung kritischer Stromversorgungssysteme erhöhen.

Die Effizienz der Infrastruktur optimieren

Die am häufigsten verwendete Kennzahl zur Bewertung der Effizienz von Rechenzentren ist die Stromverbrauchseffektivität (Power Usage Effectiveness - PUE), Der PUE-Wert wird berechnet, indem die in das Rechenzentrum eingespeiste Strommenge durch die für den Betrieb der IT-Verbraucher verwendete Energiemenge geteilt wird. Ziel ist es, einem Verhältnis von 1:1 möglichst nahe zu kommen. Laut der Annual Data Center Survey des Uptime Institute lag der durchschnittliche PUE was 1.57 PUE-Wert für Rechenzentren 2021 weltweit bei 1,57. Da hocheffiziente Rechenzentren PUE-Werte um 1,2 erreichen können, deuten die aktuellen Durchschnittswerte darauf hin, dass es in diesem Bereich noch erhebliche Verbesserungsmöglichkeiten gibt.

Quelle: Laut Uptime Institute „stagniert“ die Energieeffizienz von Rechenzentren

Wärmemanagementsysteme tragen im Allgemeinen am stärksten zur PUE bei, und es gibt heute mehrere energie- und wassersparende Wärmetechnologien, mit denen die Betreiber die PUE für bestehende Rechenzentren senken und bei neuen Rechenzentren für eine niedrige PUE sorgen können. Indem immer mehr Unternehmen diese Systeme einsetzen, richtet sich jetzt ihre Aufmerksamkeit immer mehr darauf, Ineffizienzen im kritischen Stromversorgungssystem zu beseitigen.

Umstellung auf erneuerbare Energien

Derzeit ist erneuerbare Energie nicht ausreichend vorhersagbar, um Rechenzentren im Dauerbetrieb direkt damit zu versorgen. Schwankungen und Ausfälle von nur 30 Millisekunden können IT-Geräte beschädigen und zu Ausfällen führen. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass erneuerbare Energiequellen mit Systemen gekoppelt werden, die Wasserstoff mit Hilfe erneuerbarer Energie erzeugen können. Der Wasserstoff wird dann von Brennstoffzellen verwendet, mit denen das Rechenzentrum in solchen Zeiten mit Strom versorgt werden kann, in denen erneuerbare Energiequellen selbst nicht die benötigte Energie liefern. Diese Technologien sind auf dem Vormarsch, aber es bedarf noch weiterer Fortschritte, bevor sich viele Betreiber mit ihrem Einsatz wohl fühlen werden.

Im Zuge des technologischen Fortschritts setzen die Betreiber noch weitere Taktiken ein, um erneuerbare Energien für sich zu nutzen. Es gibt physische Stromabnahmeverträge (Power Purchasing Agreements - PPA), bei denen die Teilnehmer erneuerbare Energie direkt aus dem von ihnen genutzten Netz beziehen. Es gibt virtuelle PPAs, bei denen die Teilnehmer über einen Vertrag ein Projekt für erneuerbare Energien für den Strom bezahlen, der auf einem anderen Markt verkauft wird, und dann für diese erneuerbare Energie eine Gutschrift erhalten. Die Betreiber können auch Zertifikate für erneuerbare Energien (Renewable Energy Certificates, RECs) nutzen, die als Marktinstrumente eine rationelle Möglichkeit darstellen, um erneuerbare Energie nachprüfbar zu kaufen und zu verkaufen.

Den Wasserverbrauch senken

Die Wassernutzungseffizienz (Water Usage Effectiveness, WUE) kann zur Messung der effizienten Nutzung des Wassers durch Rechenzentren verwendet werden. Sie wird berechnet, indem die Wassermenge, die ein Standort zur Kühlung, zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit und für die Stromerzeugung verbraucht, durch den Gesamtenergieverbrauch der IT-Geräte geteilt wird. Vor allem in Gebieten, in denen Wasser knapp ist, kann der Wasserverbrauch ein Problem sowohl für den kontinuierlichen Betrieb als auch für die Umwelt darstellen, und es besteht ein besonders starker Anreiz, die WUE in diesen Gebieten zu senken.

Abwärmenutzung in Rechenzentren

Server in Rechenzentren erzeugen Wärme, die verwertet werden kann. In den nordischen Ländern wird Abwärme in das Fernwärmenetz eingespeist. In den Vereinigten Staaten schreibt der Bundesstaat Kalifornien über seine Title 24-Vorschrift Rechenzentren die Abwärmerückgewinnung vor, und andere Staaten könnten diesem Beispiel folgen. Technologien zur Flüssigkeitskühlung können die Abwärmerückgewinnung wirksam unterstützen, da der von diesen Systemen genutzte Kaltwasserkreislauf die Energie zehnmal effizienter übertragen kann als Luft.

Weniger Elektroschrott

Die Betreiber von Rechenzentren arbeiten mit Recyclingunternehmen für Elektroschrott zusammen, um möglichst viele der in elektronischen Komponenten enthaltenen Werkstoffe dem Recycling zuzuführen und zu gewährleisten, dass der gesamte Elektroschrott verantwortungsvoll entsorgt wird. Außerdem werden gebrauchte Geräte wiederverwendet, verwertet und weiterverkauft. Online-Leitfäden leisten Hilfestellung dabei, weniger Elektro- und Elektronikgeräte dem Recycling zuführen oder entsorgen zu müssen.

Optimierung der Lieferketten

Die Eigentümer und Betreiber von Rechenzentren befinden sich in einer guten Position, um den Wandel in der gesamten Branche voranzutreiben, da sie mit Baufirmen, IT-System- und Infrastrukturanbietern, Versorgungsunternehmen, Dienstleistern und anderen Unternehmen zusammenarbeiten. Die Eigentümer und Betreiber von Rechenzentren können ihre Partner entsprechend beauftragen oder ihnen einen bevorzugten Status anbieten, wenn sie bestimmte Ziele erreichen. Die Hersteller von IT- und Infrastruktursystemen können zertifizierte Produkte und Technologien anbieten, deren Konstruktion, Anwendungsbedingungen und Konformität sie bestätigen und zu denen sie erklären, ob die verwendeten Komponenten und Werkstoffe recyclingfähig sind. Die Teams von Rechenzentren können außerdem mit Partnern zusammen Prozesse für eine Kreislaufwirtschaft einführen, bei denen gebrauchte Geräte gesammelt, aufgearbeitet und wiederverwendet werden und Abfälle zu neuen Werkstoffen aufbereitet werden.

Es gibt keine Einzellösung zur Senkung der Umweltbelastungen, die ein Rechenzentrum verursacht. Wie Unternehmen die zahlreichen Möglichkeiten zur Senkung der Umweltbelastung priorisieren und angehen, hängt von ihren Zielen, Budgets, vorhandenen Technologien und sonstigen Faktoren ab.