Wie Sie Windkraft in Rechenzentren für Energie nutzen

Energieerzeugung und Effizienz von Windkraftanlagen

Die von einer Windkraftanlage erzeugte Strommenge hängt hauptsächlich von der Windgeschwindigkeit und dem verwendeten Anlagetyp ab – vertikal oder horizontal. Die Technologie hat sich in den letzten zehn Jahren rasant weiterentwickelt.

Moderne Windkraftanlagen sind höher, haben längere Rotorblätter und einen größeren Rotordurchmesser. Durch diese Konstruktion können sie eine größere Fläche erfassen, mehr Wind effektiv einfangen – selbst in Gebieten mit weniger Wind – und mehr Strom erzeugen.

In höheren Lagen weht der Wind freier und erreicht in der Regel höhere Geschwindigkeiten. In großen Höhen und in der Nähe von Gewässern gibt es weniger Reibung durch Objekte auf der Erdoberfläche wie Bäume, Berge und Gebäude. Deshalb erzeugen Offshore-Turbinen auch bei geringerer Höhe mehr Strom.

Ideale Standorte für Windkraftanlagen

Für Onshore-Windkraftanlagen sind Gebiete mit überdurchschnittlich hoher Windscherung – also der Änderung der Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe – ideal für Windparks. Laut dem Bundesverband WindEnergie und dem Fraunhofer Institut befinden sich in Deutschland insgesamt 30.405 Anlagen, 28.766 an Land und 1.639 auf See (Stand 2024). Die meiste Leistung wird in Niedersachsen, Brandenburg, Schleswig-Holstein, Nordrhein-Westfalen und Sachsen-Anhalt erzeugt (Januar 2025).

Direkte Landnutzung und Gesamtfläche von Windparks

Windkraftanlagen haben zwar keine große Grundfläche, nehmen jedoch viel Luftraum ein. Pro Megawatt installierter Leistung werden etwa zwei bis vier Hektar Fläche benötigt, von der allerdings nur ein Teil tatsächlich versiegelt wird, meist weniger als Hektar.

Eine größere Herausforderung stellt die Installation mehrerer Turbinen dar. Ein Windpark benötigt zwischen den Turbinen viel Platz, um Turbulenzen zu minimieren, den natürlichen Geländeverläufen zu folgen und andere Hindernisse zu vermeiden. Eine einzelne Turbine sollte einen Abstand von etwa sieben Rotordurchmessern zu einer anderen Windturbine haben. Dieser Abstand schützt die Anlage und nahegelegene Strukturen vor Turbulenzen und ermöglicht einen optimalen Betrieb.

Der Rotordurchmesser beträgt im Schnitt 130 bis 180 Meter, abhängig von der gewünschten Megawattleistung. Der Luftraum zwischen zwei Turbinen sollte also zwischen 910 und 1.260 Metern liegen. Ein Großteil der indirekten Fläche unter den Turbinen kann für andere Zwecke genutzt werden, beispielsweise für landwirtschaftliche Betriebe und Viehzucht.

Herausforderungen der Windenergie für Rechenzentren

Die Nutzung der Windenergie für Rechenzentren bringt mehrere Herausforderungen mit sich, darunter Platzbedarf, Leistungsgrenzen und staatliche Vorschriften.

Platz

Die größte Herausforderung ist der Platzbedarf – nicht nur für die Installation, sondern auch für den Transport des Materials. Große Rotorblätter sind schwer zu transportieren, da sie nach ihrer Fertigstellung nicht mehr zusammengeklappt oder gebogen werden können. Dies schränkt die Transportwege und Wenderadien ein. Höhere Turbinen haben einen größeren Turmdurchmesser, sodass sie nur schwer unter Brücken oder Autobahnüberführungen passen.

Da sich die meisten Rechenzentren in Gebieten mit Verkehrsbeschränkungen befinden, ist es für Anlagenbetreiber schwierig, eigene Windparks mit hoher Kapazität zu errichten. Vertikale Turbinen können näher beieinander installiert werden als horizontale. Allerdings produzieren vertikale Windturbinen weniger Energie als horizontale.

Leistungsgrenzen

Windenergie kann zur Erreichung nachhaltiger Ziele beitragen, aber ohne große Flächennutzung ist es nicht möglich, mit Windkraft allein genug Energie für den Betrieb eines großen Rechenzentrums zu erzeugen. 2022 benötigten deutsche Rechenzentren circa 18 Terrawattstunden.

Behördliche Vorschriften

Der Bau von Windkraftanlagen unterliegt zahlreichen behördlichen Vorschriften auf Bundes-, Landes- und Kommunalebene. Dazu gehören beispielsweise das Bundes-Immisionsschutzgesetz, das Baugesetzbuch, das Erneuerbare-Energien-Gesetz und auch Umwelt- und Naturschutzrechte wie das Bundesnaturschutzgesetz oder das Wasserhaushaltsgesetz. Außerdem muss ein Standort mit dem Luftfahrt-Bundesamt und eventuell der Deutschen Flugsicherung abgestimmt werden. Möglicherweise ist aufgrund von geographischer Nähe zu militärischen Anlagen auch eine Zustimmung des Bundesverteidigungsministeriums notwendig. Weitere Anforderungen können Denkmalschutz und Abstandsregelungen sein. Bei großen Projekten ist eine öffentliche Beteiligung erforderlich. Das können Träger öffentlicher Belange wie Gemeinden oder Naturschutzbehörden sein. In einigen Bundesländern wie Mecklenburg-Vorpommern ist eine Bürgerbeteiligung gesetzlich vorgeschrieben. Der Bau einer Windkraftanlage bedeutet also einen komplexen Genehmigungsprozess, die Einbindung zahlreicher Behörden und eine meist mehrjährige Vorlaufzeit.

Unternehmen, die Windenergie nutzen

Technologieunternehmen wie AWS, Google, Meta und Microsoft arbeiten mit Windparkbetreibern und Unternehmen aus dem Bereich erneuerbaren Energien zusammen, um Windkraft als Teil ihrer Programme für erneuerbare Energien zu nutzen.

Laut AWS investiert das Unternehmen in Wind- und Solarenergie, um seine Ziele im Bereich grüne Energie voranzutreiben. AWS wird in Kürze drei Windparks in Griechenland in Betrieb nehmen, die die Belastung des Stromnetzes verringern und das Ziel des Landes im Bereich erneuerbare Energien unterstützen werden. AWS arbeitet mit anderen Unternehmen aus dem Bereich nachhaltige Energie zusammen, die sich auf Windkraft in Bundesstaaten wie Oregon und Texas konzentrieren.

Google hat bekannt gegeben, dass das Unternehmen Stromabnahmeverträge mit den Niederlanden abgeschlossen hat, um niederländische Rechenzentren mit Strom aus Offshore-Windkraftanlagen zu versorgen. Das Unternehmen hat außerdem eine Vereinbarung mit Italien über ein Onshore-Windkraftprojekt, das über das Unternehmen für erneuerbare Energien ERG 47 Megawatt saubere Energie erzeugen könnte.

Microsoft hat erklärt, dass sie einen Vertrag mit Vattenfall, einem Stromversorger in den Niederlanden, abgeschlossen hat, um 100 Prozent Windenergie für den Betrieb seiner lokalen Rechenzentren zu beziehen. Microsoft hat außerdem Windkraftverträge in Irland und Wyoming abgeschlossen.

Weitere Rechenzentren, die Windenergie nutzen, sind unter anderem:

• EcoDataCenter (Schweden): Zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien betrieben, darunter 25 Prozent Windenergie.
• Kao Data (Großbritannien): zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien betrieben, darunter Windenergie.
• Virtus Data Centers (Großbritannien), Switch (USA) und Scala Data Centers (Brasilien): Betrieb mit einer Kombination aus Wind-, Solar- und Wasserkraft.

Windkraft alleine reicht zwar möglicherweise nicht aus, um den hohen Energiebedarf moderner Rechenzentren – insbesondere solcher mit KI-Workloads – zu decken, aber sie bleibt ein wertvoller Bestandteil einer diversifizierten Strategie für erneuerbare Energien. Da die Branche weiterhin innovativ ist und sich anpasst, werden windbetriebene Rechenzentren wahrscheinlich eine immer wichtigere Rolle bei der Suche nach nachhaltiger Energie spielen.