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Ist die Nutzung von Solarenergie sinnvoll für Rechenzentren?
Die Nachfrage nach Strom erfordert Integration erneuerbarer Ressourcen. Solarenergie bietet Rechenzentren Unabhängigkeit, Kostenvorhersagbarkeit und eine nachhaltige Stromquelle.
Ein Anstieg des Energieverbrauchs setzt Rechenzentren unter Druck, nachhaltige Ressourcen für den Betrieb ihrer Anlagen zu finden.
Einrichtungen können aus mehreren nachhaltigen Ressourcen wählen, wobei Solarenergie immer mehr an Bedeutung gewinnt. Solarenergie ermöglicht eine Reduzierung der CO2-Emissionen, langfristige Kosteneinsparungen und Energieunabhängigkeit für die Eigentümer der Einrichtungen. Ein zentraler Schwerpunkt liegt auf der Frage, ob Solarenergie allein große Einrichtungen wie ein Rechenzentren kann und ob sie eine tragfähige Alternative zu anderen Energieoptionen darstellt.
Vorteile der Nutzung von Solarenergie in Rechenzentren
Solarenergie bietet Eigentümern von Einrichtungen Energieunabhängigkeit und -sicherheit. Sie verringert die Abhängigkeit vom Stromnetz und bietet Widerstandsfähigkeit gegen Stromausfälle und variable Wetterbedingungen. Die besten Standorte für Solarmodule sind Gebiete mit konstanter Sonneneinstrahlung über den Tag hinweg.
Bei der Erzeugung von Solarenergie entstehen keine CO2-Emissionen. Bei der Herstellung von Solarmodulen entstehen zwar CO2-Emissionen, jedoch in viel geringerem Umfang als bei der kontinuierlichen Verbrennung von Kohle und Gas. Sobald die Module gebaut sind, ist die aus Solarenergie gewonnene Energie vollständig CO2-frei.
Die Kosten für Solarenergie sind langfristig besser vorhersehbar, da sie im Gegensatz zu Erdgas und fossilen Brennstoffen keinen schwankenden Energiepreisen unterliegen. Die Zahlungen umfassen die Vorabkosten für die Module, die Installation und die notwendige Wartung.
Die Batteriekapazität von Solaranlagen kann auch als Backup für kritische Systeme dienen, um die Geschäftskontinuität zu gewährleisten und Ausfallzeiten bei Stromausfällen zu minimieren.
Aus Nachhaltigkeitssicht steht die Integration von Solarenergie im Einklang mit den Unternehmenszielen grüner Rechenzentren. Da die Umweltvorschriften immer strenger werden, um die Netto-Null-Ziele zu erreichen, sind solarbetriebene Rechenzentren gut positioniert, um die Compliance-Anforderungen zu erfüllen, zukunftssichere Betriebsabläufe zu gewährleisten und mehr Investitionen in die Technologie zu tätigen. Große Unternehmen nutzen deswegen auch sogenannte Power Purchase Agreements (PPA): Dank dieser langfristigen Stromabnahmeverträge beziehen Unternehmen erneuerbare Energie direkt bei den Produzenten und erreichen leichter ihre Nachhaltigkeitsziele. Beispielsweise nimmt Amazon in Deutschland 350 Megawatt Windenergie aus dem Offshore-Windpark Borkum Riffgrund 3 ab, Google bezieht 50 Megawatt.
Herausforderungen bei der Integration von Solarenergie
Die größte Herausforderung bei der konstanten Versorgung einer Einrichtung mit Solarenergie ist die Unregelmäßigkeit. Solarenergie ist eine unregelmäßige Energiequelle, da sie nur bei Tageslicht Strom erzeugt und an bewölkten Tagen nur mit reduzierter Kapazität. An Standorten mit wenig Sonnenlicht steht nicht genug Energie zur Verfügung, um den maximalen Nutzen aus der Solarenergie zu ziehen.
Eine weitere Herausforderung ist die aktuelle Solartechnologie. Laut Simple Thread, einem Softwareunternehmen mit Schwerpunkt auf Energieeffizienz, produziert eine durchschnittliche Solaranlage im Versorgungsmaßstab im Laufe der Zeit nur etwa ein Viertel ihrer theoretischen Höchstkapazität. Um ein Rechenzentrum rund um die Uhr mit Solarenergie zu betreiben, benötigen die Eigentümer der Anlage eine erhebliche Energiespeicherkapazität für den Nachbetrieb und Zeiten mit geringer Sonneneinstrahlung.
Solarmodule nehmen Platz in Anspruch. Im selben Artikel gab Simple Thread an, dass ein 100-Megawatt-Rechenzentrum etwa 5,8 Quadratkilometer Solarmodule benötigt, um seinen Energiebedarf zu decken. Rechenzentren verbrauchen derzeit aber Terawattstunden (TWh) an Strom. Das bedeutet, dass eine Solarmodulfarm von Hunderten oder Tausenden Quadratkilometern erforderlich ist, um eine einzige Anlage mit Strom zu versorgen.
Richtlinien zur Integration von Solarenergie in Rechenzentren
Die Eigentümer von Rechenzentren müssen drei Faktoren verstehen, die für die optimale Nutzung von Solarenergie und -anlagen erforderlich sind:
1. Hohe Sonneneinstrahlung während der Tagesstunden: Bevorzugte Standorte weisen eine begrenzte Wolkenbedeckung auf. Eine tägliche und konstante Sonneneinstrahlung ermöglicht die maximale Energiereserve für die Solarstromanlage.
2. Platz für die Installation von Solarmodulen: Diese können auf Freiflächen in der Nähe der Anlage aufgestellt werden, zum Beispiel auf großen Parkplätzen, umliegenden Grundstücken oder dem Dach des Rechenzentrums, sofern dieses groß genug ist.
3. Staatliche Anreize: Einige Kommunalverwaltungen bieten Unternehmen, die Solarmodule verwenden, Anreize, um die hohen Vorabkosten für die Installation sowie andere Energiealternativen auszugleichen.
Trends für Solarenergie in Rechenzentren
Google und Apple setzen Solarenergie für den Betrieb ihrer Rechenzentren ein. Google ist eine Partnerschaft mit lokalen Erzeugern erneuerbarer Energien in Arizona eingegangen, um sein Rechenzentrum in Mesa mit Solar- und Windenergie zu betreiben. Apple hat ein drittes Solarpark-Projekt bei Reno (Nevada) in Betrieb genommen, das sich zu den drei anderen Nevada-Projekten des Unternehmens gesellt. Zusammen speisen diese Anlagen 270 Megawatt in die Energieinfrastruktur des Konzerns ein.
Einrichtungen, deren Eigentümer nicht über den Platz oder das Budget verfügen, um eigene Solarkraftwerke zu bauen, können mit Unternehmen für erneuerbare Energien zusammenarbeiten, um deren Netzwerke und Infrastruktur für die Stromversorgung ihrer Rechenzentren zu nutzen.
Der Weg in die Zukunft
Der Bedarf an nachhaltigen und erneuerbaren Energiequellen wird mit steigendem Energiebedarf immer wichtiger, und Solarenergie steht bei dieser Revolution an vorderster Front. Eine Analyse und Prognose des Stromverbrauchs durch die International Energy Agency geht davon aus, dass sich der Energieverbrauch bis 2026 verdoppeln wird, insbesondere durch Rechenzentren und Datenübertragung, sowie KI-Training. Das bedeutet, dass Rechenzentren bis 2026 so viel Strom verbrauchen werden wie das gesamte Land Japan.
Mit der aktuellen Solartechnologie, den Batteriespeicherkapazitäten und dem aktuellen und prognostizierten Stromverbrauch können Rechenzentren nicht ausschließlich mit Solarenergie betrieben werden – insbesondere wenn es sich um eine große oder Hyperscale-Anlage handelt. Derzeit kann Solarenergie in Kombination mit anderen Energiequellen als Teil eines hybriden elektrischen Systems genutzt werden. Wenn andere erneuerbare Energiequellen wie Windenergie eingesetzt wird, ist die Energieversorgung noch immer nachhaltig.
Technologische Fortschritte und Verbesserungen bei der Effizienz von Solarmodulen und der Energiespeicherung entwickeln sich weiter, sodass ein vollständig solarbetriebenes Rechenzentrum in Zukunft rentabler wird. So gibt es beispielsweise die Möglichkeit, Solarpaneele vertikal aufzubauen, um so eine Fläche effizienter zu nutzen. Ebenso denkbar ist der Ansatz der Agri-Photovoltaik, bei der ein Gebiet gleichzeitig für die Landwirtschaft und die Gewinnung von Solarenergie eingesetzt wird. Auch auf Wasserflächen wie Stau- oder Baggerseen können Solarpaneele installiert werden. So werden Landflächen geschont und der Kühlungsaufwand reduziert.
