Das hochverfügbare Rechenzentrum in einer klimaneutralen Welt – Kann das gehen?
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Die IT-Infrastruktur ist das Rückgrat der digitalen Transformation. Weltweit und branchenübergreifend explodieren die Datenmengen, vorangetrieben durch neue Technologien: Edge Computing, 5G, Künstliche Intelligenz, Machine Learning, Augmented und Virtual Reality, Blockchain. Damit wachsen die Anforderungen an das Herz der IT-Infrastruktur: Höchste Verfügbarkeit ohne Kompromisse. Prozessorleistung und Packungsdichte in den Serverräumen, Kühlung – alles ist auf Höchstleistung getrimmt. Gleichzeitig muss der Energieverbrauch auf niedrigstes Niveau gezügelt werden. Bis 2030 müssen strenge Vorgaben der EU und des deutschen Energieeffizienzgesetzes umgesetzt sein. Der Technologiekonzern ABB hat sich in seiner eigenen Nachhaltigkeitsstrategie verpflichtet eine kohlenstoffarme Gesellschaft zu ermöglichen, Ressourcen zu schonen, den sozialen Fortschritt zu fördern und entlang der Wertschöpfungskette eine Kultur der Integrität und Transparenz zu schaffen. Allein im vergangenen Jahr konnten die Treibhausgas-Emissionen der ABB-Betriebe um 42 Prozent zum Vorjahr reduziert werden. Seit 2019 hat das Unternehmen die Emissionen um insgesamt rund 65 Prozent gesenkt. Dieses Knowhow wird an die Kunden weitergegeben.
Insbesondere im Umfeld der Data Center Branche, die vor allem im Bereich der Verfügbarkeit mit weit höheren Anforderungen konfrontiert ist als viele der übrigen industriellen Standorte. Jedes Projekt hat seine eigenen spezifischen Anforderungen. One size fits all – dieses Motto lässt sich insbesondere für die Data Center Branche mit ihren sehr spezifischen Bedürfnissen und Rahmenbedingungen nicht anwenden. Dennoch kristallisieren sich in der Summe der Projekte, die ABB begleitet, einige grundlegende Ansätze heraus. Das sind die drei wichtigsten:
1. Modulares Bauen und Offsite-Bau sind auf dem Vormarsch und ein kostengünstiger und effizienter Weg zur kontinuierlichen Erweiterung von Kapazitäten.
Um mit dem rasenden Datenwachstum Schritt zu halten, suchen Betreiber von Rechenzentren nach Möglichkeiten, zusätzliche Kapazitäten in kürzester Zeit in Betrieb zu nehmen. Eine Möglichkeit bietet die Offsite-Fertigung und der Einsatz standardisierter Module. Auch für die Stromversorgung kommen vorgefertigte und standardisierte Module zum Einsatz. Sie werden nach Bedarf hinzugefügt und ermöglichen so eine flexibilisierte Erweiterung. Am Ende gewinnt der Betreiber dabei an Flexibilität und spart Zeit und Kosten.
2. Die Nutzung erneuerbarer Energien lässt sich durch den Einsatz von Batteriespei-chern maximieren.
Erst mit dem Einsatz von Batteriespeicher-Systemen gewinnt die Energieeinspeisung aus erneuerbaren Energien wie Solar, Wind oder auch BHKW eine zentrale Bedeutung. Eine Vielzahl der ABB-Kunden setzt bereits heute Speichersysteme in Kombination mit lernenden Systemen ein. Über die Erfassung und Auswertung von Daten und Berücksichtigung von Prognosewerten gelangen diese Kunden zur genauen Simulation verschiedener Szenarien und damit zur Optimierung ihrer Energieflüsse. Sie treffen bessere Entscheidungen, indem sie z.B. Wetterdaten, Energiepreise und betriebliche Anforderungen für eine optimierte Fahrweise des Betriebes nutzen. Im Prinzip die gleiche Herangehensweise, wie sie in Smart Grid- und Smart City-Lösungen zum Einsatz kommt und unkompliziert für Rechenzentren adaptiert werden kann. Als elegantes Beiwerk entsteht durch die Verfügbarkeit der Daten fast automatisch der Nachweis für den eigenen CO2 Footprint.
3. Das integrierte, sektorgekoppelte Rechenzentrum als Teil der Infrastruktur der Smart City.
Das Stromsystem steht durch die Energiewende vor großen Herausforderungen. Dazu zählen beispielsweise der Wegfall von jederzeit gesicherter Erzeugungsleistung, der langsame Netzausbau und die regionalen Netzungleichgewichte, der erhöhte Bedarf an Regelenergie und die sukzessive Dekarbonisierung des Wärmesektors. Im Rahmen des europäischen Green Deals, und des Energie-Effizienz-Gesetzes auf nationaler Ebene, kommt dem Ansatz des integrierten, sektorgekoppelten Data Centers eine besondere Bedeutung zu. Denn ein Rechenzentrum ist aus Energiesicht eine Strom-Wärme-Kälte-Anlage mit einem regelmäßigen und gut planbaren Energieverbrauch.
Erfolgreich umgesetzte Projekte
Der Einsatz neuartiger Kühlkonzepte leistet einen wesentlichen Beitrag zu Effizienz und Klimaneutralität. Das Data Center der Universität Göttingen beispielsweise, das repräsentativ für ein mittelgroßes Rechenzentrum stehen kann, setzt mit Hilfe einer innovativen Eisspeicherlösung ein interessantes Konzept hinsichtlich Wärme- und Kältenutzung um.
Das Hochleistungsrechenzentrum auf dem Nordcampus der Georg-August-Universität in Göttingen setzt wie innovative Kühlverfahren ein, um sich dem Ziel einer weitgehend klimaneutralen IT-Versorgung immer weiter anzunähern.
Ein weiterer Punkt ist die viel diskutierte Nutzung der Abwärme oder deren Einspeisung in Nah- und Fernwärmenetze. Darüber hinaus kann durch die Regelung der USV-Anlage des Data Centers das Netz auf die ungenutzten Leistungsreserven zugreifen, und Regelenergie bereitstellen, um auf schwankende Lastanforderungen im Netz zu reagieren.
Die Integration in die Smart City bedeutet auch die frühzeitige Auseinandersetzung und Lösungsfindung zusammen mit den Trägern der städtischen Infrastruktur. Die Technologieanbieter haben viele der Ansätze bereits in anderen Anwendungsbereichen erprobt und optimieren diese kontinuierlich. Für die Adaptierung auf die besonderen Bedürfnisse der Data Center Branche bringen die etablierten Player viel Erfahrung mit.
Kapazitäten in den Rechenzentren müssen sicher vorhanden sein und skalierbar mitwachsen. Sie sind das Rückgrat der digitalisierten Welt. Die Zukunft von nachhaltigen Data Centern liegt nicht mehr im isolierten Inselbetrieb, sondern in der Integration des Rechenzentrums als Teil der Infrastruktur.
