Rechenzentren sind unverzichtbare Einrichtungen, die für zahlreiche Aspekte des modernen Lebens essenziell sind – und ihre Anzahl und Umfang nimmt stetig zu. Damit steigt auch ihr Strombedarf rasant: Laut Boston Consulting Group wird er bis 2028 voraussichtlich 130 GW erreichen und damit rund 3 % des weltweiten Gesamtverbrauchs ausmachen. Dieses anhaltende Wachstum verstärkt zugleich die Sorge um die ökologischen Auswirkungen.

Bleiben diese Herausforderungen ungelöst, könnte das notwendige Wachstum von Rechenzentren durch regulatorische Hürden und negative öffentliche Reaktionen erheblich gebremst werden. Der erstmals vorgelegte Bericht von Ramboll greift diese Bedenken umfassend auf und präsentiert einen ganzheitlichen, detaillierten und mehrdimensionalen Ansatz zur Verringerung der Klimaauswirkungen von Rechenzentren.

Damit die nächste Generation von Rechenzentren nachhaltig und auf das Ziel Net Zero ausgerichtet ist, müssen zentrale Aspekte ihrer Konstruktion und ihres Betriebs grundlegend angepasst werden.

Dieses Whitepaper beleuchtet jene Themen Schritt für Schritt und bietet Betreibern konkrete Handlungsempfehlungen, um ihre Rechenzentren zu transformieren und die Kohlenstoff- sowie Umweltbelastung wirksam zu reduzieren.

01 ENERGIE

Die weltweite Stromnachfrage von Rechenzentren wird bis 2028 voraussichtlich jährlich um rund 16 % steigen. Besonders stark treiben KI-Arbeitslasten dieses Wachstum voran: Sie allein werden im Zeitraum 2023 bis 2028 voraussichtlich rund 60 % des Anstiegs des Energiebedarfs von Rechenzentren ausmachen.

• Energieeffizientere Rechenzentren
  Ein energieeffizientes Design kann den Stromverbrauch eines Rechenzentrums über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg deutlich senken. Auch alternative Kühllösungen – wie Flüssigkeitskühlung, Luftkühlung (Hot/Cold Aisle Containment) und Freie Luftkühlung (Nutzung von Außenluft) – tragen wesentlich dazu bei, den Energiebedarf eines Rechenzentrums zu reduzieren.

02 WASSER

Die Water Usage Effectiveness (WUE) misst die jährlich für die Kühlung eingesetzte Wassermenge im Verhältnis zum Energieverbrauch eines Rechenzentrums. Der Wert wird in Litern pro Kilowattstunde (L/kWh) angegeben; je niedriger er ausfällt, desto höher ist die Wassereffizienz.

Die Mehrheit der Rechenzentren setzt auf wasserbasierte Kühlsysteme, die sehr wasserintensiv sind. Ihr Einsatz hat zugenommen, um höhere Leistungsdichten pro Rack bewältigen zu können. In Regionen mit begrenzten Wasserressourcen kann dies zu Problemen führen und öffentliche Kritik am Wachstum von Rechenzentren hervorrufen – was wiederum den Aufbau der erforderlichen Kapazitäten zur Deckung der Nachfrage erschweren könnte.

• Wasserneutrale Rechenzentren
  Der Wasserverbrauch eines Rechenzentrums hängt maßgeblich von den eingesetzten Kühl-, Befeuchtungs- und Lüftungssystemen ab. Durch gezielte Strategien zur Wassereffizienz lässt sich der Verbrauch während der Betriebsphase deutlich reduzieren.

Um Wasserneutralität zu erreichen und die Ressourcen zu schonen, sollten Betreiber von Rechenzentren Kühlsysteme einsetzen, die den Wasserverbrauch minimieren, Kühlwasser recyceln, Grauwasser für nicht-trinkbare Anwendungen nutzen und Regenwasser für Kühlung sowie andere betriebliche Zwecke sammeln und verwenden.

03 EMISSIONEN

Die Stromversorgung von Rechenzentren durch fossile Brennstoffe verursacht im Vergleich zu anderen Methoden besonders hohe CO₂-Emissionen. So emittieren kohlebetriebene Rechenzentren etwa 975 g CO₂e/kWh, ölbetriebene rund 775 g CO₂e/kWh und gasbetriebene Rechenzentren bis zu 550 g CO₂e/kWh.

• Mit erneuerbarer Energie betriebene Rechenzentren
  Die CO₂-Emissionen eines Rechenzentrums hängen maßgeblich vom Energiemix ab, mit dem es betrieben wird. Der Einsatz erneuerbarer Energien kann die Kohlendioxidmenge, die während des Betriebs entsteht, deutlich verringern. Rechenzentren, die mit Windenergie betrieben werden, erzeugen mit nur 5 g CO₂e/kWh die geringsten Emissionen. Der Umstieg auf erneuerbare Energien ist daher ein zentraler Ansatz, um den CO₂-Ausstoß von Rechenzentren nachhaltig zu reduzieren.

04 BIODIVERSITÄT

Rechenzentren können direkt und indirekt zum Verlust der Biodiversität beitragen, etwa durch Veränderungen der Landnutzung, Fragmentierung von Lebensräumen, Ressourcengewinnung und Umweltverschmutzung. Eine unzureichend geplante Landschaftsgestaltung kann zudem die Ausbreitung invasiver Arten begünstigen und lokale Ökosysteme weiter beeinträchtigen.

• Optimierte Standortwahl und naturbasierte Lösungen
  Es ist entscheidend, Biodiversitätsaspekte bereits in Planung, Design, Bau und Betrieb von Rechenzentren zu berücksichtigen, um negative Auswirkungen auf Ökosysteme zu minimieren, bestehende natürliche Lebensräume zu schützen und die Artenvielfalt in und um die Rechenzentren zu fördern.

Entwickler sollten frühzeitig ökologische Untersuchungen durchführen, um geschützte Arten, Lebensräume und ökologische Korridore zu identifizieren, und Landschaftsarchitekten früh in den Planungsprozess einbeziehen, um den Standort optimal zu gestalten. Auf diese Weise können Rechenzentren sogar zu einem Netto-Gewinn an Biodiversität beitragen und die lokalen Ökosysteme stärken.

05 KREISLAUFWIRTSCHAFT

Die fortlaufende Gewinnung begrenzter Ressourcen führt zu zunehmender Knappheit, was höhere Kosten und Verwundbarkeiten in der Lieferkette nach sich zieht. Ein Großteil der in Rechenzentren eingesetzten elektronischen Geräte enthält große Mengen an Seltenerd- und Edelmetallen, darunter Gold, Silber, Platin, Tantal, Lithium, Kobalt, Kupfer und Nickel. Einige dieser Ressourcen befinden sich aufgrund begrenzter Verfügbarkeit, geopolitischer Unsicherheiten und hoher Nachfrage auf kritischen Erschöpfungsniveaus, was die Kosten weiter steigen lässt.

• Implementierte Kreislaufwirtschaft und Nutzung von überschüssiger Wärme für Fernwärme
  Rechenzentren können ihre Umweltbelastung weiter reduzieren, indem sie Prinzipien der Kreislaufwirtschaft umsetzen. Ein vorgeschlagener Benchmark hierfür ist, dass sämtliche Materialien wiederverwendet, wiederverwertbar oder recycelbar sind, sodass keine Abfälle auf Deponien landen oder verbrannt werden müssen.

„Auch wirtschaftlich können Betreiber von Rechenzentren von Kreislaufwirtschaftspraktiken profitieren. So ist das einzige physische Nebenprodukt des Energieverbrauchs in Rechenzentren Wärme, die bisher meist ungenutzt an die Umgebung abgegeben wurde. Rechenzentren sind in einer ausgezeichneten Position, diese ansonsten verschwendete Energie sinnvoll zu nutzen oder weiterzugeben.“ – Ed Ansett, Global Director of Technology and Innovation, Ramboll

Weitere Informationen auf: www.ramboll.com 

Quelle: Ramboll Group