Ob es die Videokonferenz mit den Kollegen im Home-Office ist, die Wettervorhersage, die ein Forschungsinstitut erstellt oder ob Kryptowährungen geschürft werden: Überall, wo Daten verschickt, berechnet und gespeichert werden, braucht es Rechenzentren. Und die sind riesige Stromfresser und verursachen Unmengen an CO₂-Emissionen, vor allem auch wegen der aufwendigen Kühlsysteme. So hat der Branchenverband Bitkom berechnet, dass bei voranschreitender Digitalisierung die Herstellung und der Betrieb von Computern sowie der Betrieb der Rechenzentren und Netze in Deutschland im Jahr 2030 allein 16 Millionen Tonnen Kohlendioxid erzeugen. Die Internationale Energie-Agentur schätzt, dass Rechenzentren mittlerweile ein Prozent des weltweiten Energieverbrauchs beanspruchen.
Im warmen südostasiatischen Stadtstaat Singapur sind es sogar schon sieben Prozent. Das war der Regierung nun zu viel: Im Mai hat sie beschlossen, dass auf unbestimmte Zeit keine Rechenzentren mehr gebaut werden dürfen. Singapur ist ein wichtiger asiatischer Internet-Knotenpunkt. Viele große Anbieter wie Google, Amazon und Facebook betreiben dort Rechenzentren.
Zwar gibt es immer mehr Rechenzentrumsbetreiber, die CO₂-Zertifikate kaufen oder auf grünen Strom setzen, um ihre Umweltbilanz zu verbessern, aber das Energieproblem wird so nicht gelöst. Die Dresdner Firma Cloud & Heat entwickelt und baut Rechenzentren, die die Abwärme der Server für die Gebäudeheizung nutzen. Der Physiker und Mitgründer der Firma, Jens Struckmeier, hat dafür Verfahren entwickelt, in denen Kühlwärmetauscher auf Prozessoren geschraubt werden. Das heißt, die Server werden mit Wasser und nicht wie sonst üblich mit Luft gekühlt. Das spart stromfressende Lüfter ein, genauso wie Ventilatoren und Klimaanlagen. Und es entsteht bis zu 60 Grad warmes Wasser, das wiederum in Häusern zur Warmwasseraufbereitung und zur Heizung genutzt werden kann. "Das ist sehr energieeffizient", sagt Struckmeier. "Und mit grünem Strom ist unser Verfahren nicht nur klimaneutral, sondern sogar klimanegativ." Das Unternehmen betreibt mittlerweile 24 Rechenzentren dieser Art in Deutschland, darunter eines im Bürohochaus Eurotheum in Frankfurt.
Hohes Energiesparpotenzial
Cloud & Heat ist nicht die einzige Firma, die auf wassergekühlte Server setzt, aber trotz des hohen Energiesparpotenzials werden bislang geschätzt nur ein Prozent der Server weltweit so gekühlt. Was auch am aufwändigen und nicht ganz billigen Aufbau liegt. Struckmeier hofft aber, dass sich das Verfahren bei Rechenzentren durchsetzt, die in Städten oder direkt in Wohn- oder Bürohäusern stehen. Er ist sich sicher, dass deren Anzahl in Zukunft noch steigen wird. "Anwendungen wie autonomes Fahren brauchen wegen schneller Antwortzeiten Rechenzentren in der Nähe", sagt Struckmeier. Hier könne man sich nicht nur auf den Bordcomputer verlassen. Und Antworten unter einer Millisekunde gebe es nicht, wenn das Rechenzentrum Tausende Kilometer entfernt in Nordeuropa stehe.
Auch das Frankfurter Unternehmen Northern Data will mit seinen Rechenzentren zu einer besseren Klimabilanz beitragen. Die Firma setzt nicht auf ausgefeilte Kühltechnik, sondern darauf, dass mittels moderner Container-Software die Rechenleistung auf verschiedene Rechenzentren verteilt werden kann. "Wenige Rechenzentren steuern ihre Klimatisierung entlang der tatsächlich benötigten Rechenleistung. Sie berücksichtigen dabei nicht, wie viel Kühlung die Server-Hardware aber auch die genutzte Software tatsächlich braucht, sondern kühlen auf fest definierte Werte herunter", sagt Northern-Data-Vorstandsmitglied Stefan Sickenberger. Das sei nicht effizient. Software könne man mittlerweile überall in der Welt verteilen. Wenn ein Standort ausfalle, laufe die Software an einem anderen weiter. Eine 99,9 prozentige Verfügbarkeit der Systeme müsse heute nicht an einem Standort garantiert werden. Das sei gerade bei rechenintensiven Aufgaben wie dem maschinellen Lernen auch gar nicht notwendig.