Smarte Rechenzentren für smarte Städte

Dr. Alexandra Thorer, General Manager von Business Critical Solutions (BCS) in Deutschland, beleuchtet, wie sich Rechenzentren direkt in den urbanen Raum einfügen lassen.

Noch klingt es nach Zukunftsmusik, aber die Smart City wird tagtäglich präsenter – schon allein, um den Verkehr besser in den Griff zu bekommen und uns in unbekannten Städten bessere Orientierungsmöglichkeiten zu bieten. Je smarter unsere Städte werden, desto wichtiger wird der Datenaustausch zwischen Menschen, Geräten und Systemen vor Ort. Und weil Daten beispielsweise nicht direkt von einem Parkhaus zu einem Auto auf der Suche nach einem Parkplatz geschickt, sondern dazwischen verarbeitet und gespeichert werden müssen, wächst auch der Bedarf an Rechenzentrumskapazität, die möglichst vor Ort verfügbar sein sollte. Rechenzentren sind so etwas, wie eine neue Infrastruktur, die nun Bestandteil unserer Städte ist: wir haben fließend Wasser, fließend Strom und nun fließend Daten. Rechenzentren machen allerdings nicht gerade durch ihre positive Energiebilanz von sich reden. Und auch aus stadtplanerischen Gründen regt sich häufig Widerstand gegen einen weiteren Ausbau, der für den Erfolg smarter Citys erforderlich ist. Es gilt also Rechenzentren nachhaltiger zu gestalten und sie insgesamt besser ins Stadtbild zu integrieren.

Umbau statt Neubau

Die Branche ist sich der Probleme bewusst hat sich mit dem Pakt für klimaneutrale Rechenzentren (Climate Neutral Data Centre Pact, CNDCP) dazu verpflichtet, ab 2030 klimaneutral zu operieren. Um dieses selbst gesteckte Ziel zu erreichen, werden unterschiedliche Methoden notwendig sein, die verschiedene Szenarien abdecken und den gesamten Lebenszyklus eines Rechenzentrums berücksichtigen. So gilt es unter anderem der Tatsache Rechnung zu tragen, dass ein großer Teil der Emissionen eines Rechenzentrums auf seinen Bau zurückzuführen sind. Ein erheblicher Teil der Bauarbeiten stützt sich auf die Verwendung von energiedichtem Beton und Stahl. Dies bedeutet, dass die Sanierung einer bestehenden Einrichtung bis zu 70 bis 80 Prozent der CO₂-Produktion eines Neubaus einspart. Eine Modernisierung und Erneuerung kritischer Infrastrukturen kann zudem zu einer effizienteren Nutzung der vorhandenen Stromversorgung führen. Diese lässt sich für eine höhere Dichte und wachsende IT-Lasten nutzen, z. B. durch den Austausch von UPS-Anlagen, energieeffizienter Server und Speichersysteme oder Anpassung der Kühltechnik. Auf diesem Weg lassen sich durch die Modernisierung bestehender Rechenzentren signifikante einmalige wie auch langfristige Emissionseinsparungen erzielen. Ähnliches gilt, wenn bestehende Gebäude zu Rechenzentren umgebaut werden. Beide Ansätze verfolgt die Rechenzentrumsbranche inzwischen intensiv.

Abwärmenutzung

Der Betrieb von Rechenzentren ist nicht nur energieaufwändig. Die Server, Netzwerkkomponenten und Speichersysteme erzeugen auch eine große Menge Abwärme. Eine Methode, die Umweltbilanz eines Rechenzentrums zu verbessern, besteht darin, diese Abwärme zu nutzen. Die naheliegendste Lösung, die bereits zum Einsatz kommt, ist die Einspeisung der Abwärme in die Wärmenetzwerke der Stadt. Idealerweise wird die potenzielle Anbindung an vorhandene Wärmenetzwerke also bereits bei der Planung eines Rechenzentrums bedacht. Die Abwärme eines Rechenzentrums lässt sich auch anders nutzen, gerade in einem urbanen Umfeld, das sich auch in anderer Hinsicht entwickelt. So existieren Projekte, die die Abwärme für den Betrieb von Algenfarmen oder anderen Formen des Urban Gardening nutzen.

Grüne Rechenzentren

Urban Gardening deutet zudem im weiteren Sinne auf eine weitere Methode hin, Rechenzentren umweltfreundlicher zu gestalten: die Begründung von Fassaden und, wo möglich, Teile der Dachflächen. Die Begrünung hilft, die Gebäude zu kühlen, senkt die Kühlungskosten und begrenzt den unkontrollierten Regenwasserabfluss. Darüber hinaus können gerade begrünte Fassaden helfen, die Akzeptanz von Rechenzentren im städtischen Umfeld zu steigern und fördern so eine moderne Adaption einer großflächigen Begrünung in der Stadt.

Größe ist wichtig

Für eine bessere Akzeptanz sorgen auch kleinere Rechenzentren, die zudem technische Vorteile bieten, gerade im Kontext der Smart City. Durch den insgesamt geringeren Energieverbrauch kommt es darüber hinaus zu einer effizienteren Nutzung des benötigten Stroms, weil dieser auch in der Nähe erzeigt werden kann und der Transportverlust geringer ist. Technisch gesehen passen Mini-Rechenzentren, sogenannte Edge Rechenzentren, gut ins Konzept der Smart City, weil sie deutlich geringere Latenzzeiten bieten, wie sie von vielen modernen Anwendungen benötigt werden.

Erneuerbare Energien

Zudem ist die Quelle der genutzten Energie von zentraler Bedeutung für umweltverträglichere Rechenzentren. Die Verwendung von erneuerbaren Energien etabliert sich zunehmend als Standard. Allerdings gilt auch hier, dass der Strom idealerweise in der Nähe erzeugt wird. Hierfür bietet sich im urbanen Umfeld beispielsweise Solarenergie an. Darum kann man auch davon profitieren, Rechenzentren nicht nur nach Bedarf zu verkleinern und zu begrünen, sondern auch mit Photovoltaikanlagen auszustatten. Der Solarstrom wird nicht für den Betrieb eines kompletten Rechenzentrums ausreichen, aber im Kampf um das umweltfreundlichere Rechenzentrum der Zukunft, kommt es auch auf kleinere Effizienzgewinne an, bis Rechenzentren hauptsächlich mit erneuerbaren Energien, wie Wind und Solar, betrieben werden können.

Smarte Rechenzentren für smarte Städte

Ein gutes Zusammenspiel von Smart City und Rechenzentren erfordert schlussendlich vor allem die Erneuerung bestehender Rechenzentren bzw. die Umwidmung existierender anderer Gebäude, eine Erneuerung der IT-Systeme, eine Begrünung von Fassaden und Dächern und kleinere Rechenzentren näher am Ort des Geschehens sowie die Nutzung der Abwärme und den Einsatz erneuerbarer Energien.

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