blacksalmon - stock.adobe.com

Nachhaltigkeitsvorteile von Cloud-Computing-Rechenzentren

Cloud-Computing-Rechenzentren verbrauchen große Mengen an Strom, aber ein wesentlicher Nachhaltigkeitsvorteil sind die Größe und die hohe Speicherkapazität.

Rechenzentren sind ein wesentlicher Faktor für den Anstieg des Strombedarfs. Cloud-Computing-Rechenzentren sind große Anlagen, die für ihren Betrieb und ihre Wartung eine unglaubliche Menge an Strom benötigen. Weltweit gibt es jedoch Bemühungen, auf nachhaltigere Energie umzusteigen.

Die Fortschritte bei der Bekämpfung des Klimawandels durch nachhaltige Energieversorgung gehen langsamer voran als erwartet, wie die COP28 UN-Klimakonferenz im November 2023 zeigte. Daher werden alle Nationen nach Wegen suchen, die Treibhausgasemissionen weiter zu reduzieren, mit dem Ziel, sie bis 2030 um 43 Prozent zu senken und die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen. Das wird dazu beitragen, den Planeten vor Umweltrisiken und -auswirkungen zu schützen.

Neue Vorschriften werden auf Rechenzentren abzielen, um den Energieverbrauch zu senken und Emissionen zu reduzieren, und Rechenzentren werden Wege finden müssen, ihre Nachhaltigkeit insgesamt zu erhöhen, um die Vorschriften einzuhalten. Das wirft die Frage auf: Ist der Übergang von physischen Rechenzentren zu Cloud-Computing-Rechenzentren ein möglicher Weg, um eine bessere Energieeffizienz und Nachhaltigkeit zu erreichen?

Die Umweltauswirkungen von Cloud-Computing-Rechenzentren heute

Man könnte annehmen, dass Cloud Computing umweltfreundlicher ist als herkömmliches Computing, da die Daten in der Cloud und nicht lokal auf physischen Servern On-Premises gespeichert werden. Cloud Computing basiert auf Virtualisierungstechniken wie virtuellen Servern und Storage, um Rechenressourcen von einem physischen System zu abstrahieren.

Obwohl virtualisierte Umgebungen Ressourcen besser nutzen und sie virtuell über Entfernungen hinweg bereitstellen, basieren sie immer noch auf physischen Servern, nur auf weniger davon. Rechenzentren für Cloud Computing benötigen Platz für die Lagerung der physischen Geräte. Sowohl traditionelle als auch Cloud-Computing-Rechenzentren verfügen über physische Server, die eine Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung erfordern.

Rechenzentren für Cloud Computing haben viele der gleichen ökologischen Auswirkungen wie physische Rechenzentren, wie zum Beispiel Wasserverbrauch, Landnutzung und Treibhausgasemissionen. Das Hauptanliegen sowohl von Cloud- als auch von physischen Rechenzentren ist jedoch ihr Stromverbrauch.

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) könnte der weltweite Gesamtstromverbrauch von Rechenzentren im Jahr 2026 mehr als 1.000 Terawattstunden (TWh) erreichen. Das wäre ein deutlicher Anstieg gegenüber dem Verbrauch von etwa 460 TWh im Jahr 2022. Die IAE weist darauf hin, dass künstliche Intelligenz (KI) einer der Haupttreiber für dieses potenzielle Wachstum ist.

Das gibt Anlass zur Sorge, da die Energieindustrie die Hauptquelle der heutigen globalen Treibhausgasemissionen ist. So werden beispielsweise in den Vereinigten Staaten ab 2022 21,5 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie erzeugt. Gleichzeitig stammen laut der Energy Information Administration mehr als 50 Prozent des Stroms aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas und Kohle.

Der Energiesektor muss sich von fossilen Brennstoffen abwenden. Eine Möglichkeit, den Übergang zur Nutzung erneuerbarer Ressourcen in verschiedenen Branchen zu vollziehen, besteht darin, dass Rechenzentren für das Cloud Computing ihre Energieverbrauchsmethode ändern – beispielsweise durch die Nutzung von Solar- oder Windenergie.

Ist Cloud Computing umweltfreundlicher als physische Rechenzentren?

Es ist schwierig, ein Rechenzentrum für Cloud Computing eins zu eins mit einem herkömmlichen Rechenzentrum zu vergleichen, da die Größenverhältnisse unterschiedlich sind. Herkömmliche Rechenzentren sind oft kleiner und stärker dezentralisiert als Cloud-Computing-Rechenzentren. Ein kleines, gut optimiertes physisches Data Center könnte auf einer bestimmten Ebene energieeffizienter sein, aber es kommt wirklich auf die Größenvorteile an.

Es wären mehrere herkömmliche Rechenzentren erforderlich, um die gleiche Rechenlast zu bewältigen, die ein einziges, großes Cloud-Computing-Rechenzentrum bewältigen kann.

Die Fähigkeiten von Cloud-Computing-Rechenzentren, virtuelle Serverinstanzen schnell zu starten, ermöglicht es ihnen, mehr Arbeitslasten in einer gemeinsamen Infrastruktur zu konsolidieren. Infolgedessen können Cloud-Computing-Rechenzentren mit einem einzigen physischen Server mehr leisten als herkömmliche Rechenzentren. Cloud-Computing-Rechenzentren erstellen viele virtuelle und Cloud-Umgebungen und partitionieren sie, um die Kundendaten auf einem Server getrennt zu halten. Dadurch können sie Ressourcen effizienter und flexibler bereitstellen.

Es wären mehrere herkömmliche Rechenzentren erforderlich, um die gleiche Rechenlast zu bewältigen, die ein einziges, großes Cloud-Computing-Rechenzentrum unterstützen kann. Aus energetischer Sicht ist es am besten, physische Rechenzentren in einem primären Cloud Computing Data Center zu konsolidieren, das größere Rechenlasten bewältigen kann.

Mit der steigenden Nachfrage nach KI-Workloads wird die Menge an Rechenleistung, die Rechenzentren unterstützen müssen, in neue Dimensionen vordringen. Der Energieverbrauch und die Ressourcen von großen Cloud-Computing-Rechenzentren werden entscheidend sein, um die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Herkömmliche Rechenzentren werden im Vergleich dazu wahrscheinlich Schwierigkeiten haben, das Gleichgewicht zwischen Leistung und Emissionen in kleinerem Maßstab aufrechtzuerhalten.

Mögliche Energiealternativen und nachhaltigere Strategien

Sowohl Cloud Computing als auch herkömmliche Rechenzentren müssen nach Wegen suchen, um nachhaltiger zu werden, denn die Konsolidierung von Rechenlasten ist nur ein Teil des Problems. Wenn die Wartung und Optimierung der Serverausrüstung und des Stromverbrauchs nicht durchgeführt wird, gehen die potenziellen Energievorteile verloren.

Im Folgenden finden Sie einige Strategien, die alle Rechenzentren in Betracht ziehen sollten, um nachhaltiger zu werden:

  • Stellen Sie auf erneuerbare Energiequellen um. Allerdings muss es eine Nachfrage geben. Rechenzentren können diese Nachfrage ankurbeln, indem sie nach Möglichkeit auf Solar-, Wind- oder Wasserkraft umsteigen, um die Energieerzeugung aus fossilen Brennstoffen zu ersetzen.
  • Investieren Sie in energieeffiziente Geräte.
  • Managen Sie einen nachhaltigen Wasserverbrauch. Rechenzentren verbrauchen viel Wasser für die Kühlung von IT-Geräten und die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit. Es gibt jedoch Möglichkeiten, das Wasser in Rechenzentren wiederzuverwenden und es besser sparen.
  • Verwenden Sie Wärme wieder. Viele Rechenzentren leiten die von ihren Servern erzeugte heiße Luft zurück in die Atmosphäre. Rechenzentren können diese Wärme wiederverwenden, indem sie sich zum Beispiel mit Fernwärmesystemen oder örtlichen Gewächshäusern verbinden.
  • Setzen Sie auf die Kreislaufwirtschaft. Elektroschrott ist eine weitere Umweltbelastung für Rechenzentren. Um die Verschwendung von nicht erneuerbaren Materialien zu vermeiden, sollten Sie Praktiken der Kreislaufwirtschaft in den Produktzyklus des Rechenzentrums integrieren.
  • Bauen Sie mit nachhaltigen Materialien. Ein neues oder erweitertes Rechenzentrum sollte mit Materialien gebaut werden, die weniger Kohlenstoff enthalten.

Ist Cloud Computing also wirklich grüner? Im großen Maßstab möglicherweise schon. Es liegt auf der Hand, dass in einer zunehmend globalisierten, digitalisierten und dezentralisierten Welt effizienteres Cloud Computing eine wichtige Rolle dabei spielen wird, die Nachhaltigkeitsziele kurz- und langfristig zu erreichen.

Wenn Unternehmen also nach Rechenzentren suchen, um dort ihr Cloud Computing zu betreiben, oder selbst in die Planung eintreten, sollten sie darauf achten, dass die oben genannten Strategien flächendeckend und global umgesetzt werden. Nur so kann der Betrieb von Rechenzentren für Cloud Computing nachhaltiger gestaltet werden.

Erfahren Sie mehr über Data-Center-Betrieb