Rechenzentren

Digitale Transformation für Klimaschutz und Nachhaltigkeit

Huawei bereitet den Weg zum klimaneutralen Rechenzentrum. Ein Statement von Ingobert Veith, Vice President Public Policy.

Kein Klimaschutz ohne Digitalisierung, das ist im Kern die seit März 2020 gültige Industriestrategie Europas. Unter der Überschrift „Twin-Transition“ ist Europa entschlossen, den Green-Deal in Verbindung mit der digitalen Transformation zum Wachstumsmotor für ein global wettbewerbsfähiges Europa zu machen. Die digitale Transformation soll völlig neue ökonomische Wachstumsfelder erschließen und als Schlüsseltechnologie den Green-Deal unter Sicherung des Wohlstandniveaus Europas ermöglichen. Die Bundesregierung möchte Vorreiter sein und die Klimaneutralität Deutschlands bereits 2045 erreichen. Entsprechend hat sie die digitale Transformation im Koalitionsvertrag priorisiert und das Zusammenspiel von Digitalisierung und Nachhaltigkeit unterstrichen. Digitale Technologien und Anwendungen werden zunächst dazu beitragen, gegenwärtige Verfahren, Prozesse und Strukturen zu verbessern, um dann erste Schritte in eine neue Ausrichtung von Geschäftsmodellen und Rahmenbedingungen zu ermöglichen. Am Ende muss die digitale Transformation aber einen umfassenden Umbau von Wirtschaft und Wertschöpfung sowie die ökologische Neuorientierung von Gesellschaft und Lebensstilen unterstützen (siehe Grafik). Transformationswirkungen Quelle: Wuppertal Institut: Digitalisierung gestalten – Transformation zur Nachhaltigkeit ermöglichen, August 2021.

Mehr Bits für weniger Watt

Auch die Anbieter von Informations- und Kommunikationstechnologie sind gefordert, ihren Teil beizutragen. Huawei richtet sein gesamtes Produktportfolio bereits strikt auf die UNO-Nachhaltigkeitsziele aus. Unter dem Motto „mehr Bits für weniger Watt“ werden Netze, Funksysteme, Rechnersysteme und Betrieb der Komponenten konsequent neu gedacht. Im Rahmen der 5G-Entwicklung trug dies bereits Früchte. So beträgt der Leistungsbedarf pro übertragenen Bit bei 5G lediglich ein Zehntel gegenüber 4G. Allein in China bedeutet das eine Einsparung von 200GWh für etwa 400.000 bestehende Huawei-Installationen. Durch PV-Anlagen und optimierten Konstruktionsprinzipien an den Funk-Standorten lässt sich der ökologische Fußabdruck zusätzlich signifikant senken. Rund 130 bereits mit PV ausgestattete Mobilfunkstationen senken den CO2-Ausstoß um weitere 580t pro Jahr. Im Datennetz wiederum kann der Energieverbrauch durch Reduktion der beteiligten Knoten und einem durchgehend optischen Signalfluss in Routern um unglaubliche 90 Prozent gesenkt werden.

Klimaneutrale Rechenzentren bis 2027

Rechenzentren sind bedeutend effizienter als die Nutzung dezentraler Hardware, daher werden sie bei der digitalen Transformation eine wichtige Rolle spielen. Unstrittig ist auch, dass digitale Lösungen den ökologischen Fußabdruck derIndustrie erheblich senken können. Gerade hier zeigt sich die neue Bundesregierung besonders ambitioniert. Die Zielvorgabe im Koalitionsvertrag lautet: Klimaneutralität von neuen Rechenzentren bereits ab 2027. Doch auch für die digital transformierte Industrie gelten marktwirtschaftliche Grundsätze: Investitionen und betriebliche Aufwände in die Digitalisierung müssen operativ gerechtfertigt werden. Eine regulatorische Ungleichbehandlung von Rechenzentren gegenüber lokal verteilten Rechnern ist deshalb zu vermeiden.

Eine weitere Herausforderung bei der Ansiedelung von Rechenzentren stellen die 2021 verschärften Klimaschutzziele dar. So haben sich die Masterplan-Kommunen – 40 vom Bundesumweltministerium als Vorbilder für Klimaschutz vor Ort geförderte Städte, Gemeinden und Landkreise – dazu verpflichtet, ihre Treibhausgasemissionen bis 2050 um 95 Prozent und den Endenergieverbrauch um 50 Prozent gegenüber 1990 zu senken. Um im Wettbewerb der industriellen Standorte dennoch bestehen zu können, setzen viele Kommunen ihre Hoffnungen auf die Sektorenkopplung. Hier gibt es allerdings noch beträchtlichen Bedarf an Forschung und Entwicklung und zahlreiche regulatorische Fragestellungen sind ebenfalls noch ungeklärt, so z. B. mit Blick auf das Zusammenwirken wassergekühlter IT- und Fernwärmesysteme. In der Vergangenheit ermöglichten die Fortschritte bei Halbleiterstrukturen große Leistungssteigerungen in der Rechnertechnologie bei einer moderaten Erhöhung der Verlustleistungsdichte als Konsequenz aus dem so oft zitierten Gesetz nach Gordon Moore. Obwohl „Moore’s Law“ inzwischen an seine Grenzen stößt, plant Huawei mit neuen Technologien die Leistungsfähigkeit seiner Rechenzentren, bei gleichzeitiger Halbierung des Energiebedarfs, bis 2025 zu verdoppeln. Dies erfordert eine ganzheitliche Planung, bei der die Konzipierung und der Betrieb verstärkt in den Fokus rücken, so zum Beispiel die intelligente Standortauswahl unter Einbezug vorhandener erneuerbarer Energiequellen. Zwingend erforderlich ist ferner eine Simulation der Power-Usage-Effectiveness (PUE). In Deutschland weisen konventionelle Rechenzentren Werte um 1,9 auf. Als sehr effizient gelten Werte bis 1,3, wobei sich bereits einzelne Projekte mit einem PUE-Wert von 1,15 in Umsetzung befinden.

Eine erhebliche Belastung für die CO2-Bilanz von Rechenzentren ist nach wie vor die Nutzung von Betonkonstruktionen, ein Baustoff dessen Produktion große Mengen an CO2 freisetzt. Hier gilt es, Alternativen in Betracht zu ziehen. Weiteres CO2-Einsparpotenzial bieten schließlich Energie-Management-Systeme, an deren Optimierung mittels KI Huawei ebenfalls intensiv arbeitet.

Die digitale Transformation zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele bleibt also herausfordernd. Erfolgsversprechende Konzepte, um die Twin-Transition zu meistern, sind aber bereits in Umsetzung.