Demand Side Response zur CO2-Kontrolle
Wege zur umweltfreundlichen Energienutzung
Angesichts des hohen und kontinuierlichen Energieverbrauchs von Rechenzentren suchen Betreiber ständig nach Möglichkeiten, die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren. RZs haben bereits große Fortschritte bei der Steigerung der Energieeffizienz gemacht, indem sie ihre PUE-Werte (Power Usage Effectiveness) gesenkt haben. Die Fokussierung auf erneuerbare Energien hat ebenfalls dazu beigetragen, dass Rechenzentren nachhaltiger geworden sind. Dass auch Maßnahmen wie Demand Side Response maßgeblich zur Nachhaltigkeit eines Rechenzentrums beitragen können, bleibt allerdings allzu oft noch unberücksichtigt.
Es lohnt daher ein Blick darauf, wie DSR (Demand Side Response) funktioniert, welche Anforderungen erfüllt werden müssen, um eine stärkere Nutzung umweltfreundlicher Energie zu gewährleisten, und welche Risikoelemente ein Betreiber vermeiden sollte. Demand Side Response, das Abschalten unkritischer energieverbrauchender Geräte zur Entlastung des Versorgungsunternehmens, ist eine Methode, mit der Rechenzentren nicht nur theoretisch den Kohlenstoff-Footprint im Stromnetz reduzieren können.
Die Versorgungsnetze bevorzugen im Allgemeinen erneuerbare Energiequellen gegenüber kohlenstoffbasierender Elektrizität, um die sauberste Energie zu liefern. Allerdings sind erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne unberechenbar, was bedeutet, dass es immer noch einen Bedarf an kohlenstoffbasierender Stromerzeugung wie Kohle und Gas gibt. Erneuerbare Energiequellen werden immer dann in Anspruch genommen, wenn sie verfügbar sind. Wenn die Nachfrage jedoch die Menge übersteigt, die die erneuerbaren Energiequellen bieten können, ist es notwendig, die kohlenstoffbasierenden Generatoren einzuschalten, um das Defizit zu decken.
Demand Side Response ermutigt die Stromverbraucher, unkritische Anlagen zu reduzieren oder abzuschalten, um die Nachfrage nach Strom von CO2-sensitiven Generatoren zu begrenzen. Bis eine tragfähige, nachhaltige Technik zur Grundlasterzeugung entwickelt ist, sollte DSR eine bedeutende Rolle bei der Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes des Versorgungsunternehmens spielen. Damit DSR allerdings effektiv nutzbar ist, muss der Energieversorger kontinuierlich Daten über den Kohlenstoffausstoß in Echtzeit an die Stromverbraucher übermitteln, die dann über den Wert der Arbeitsleistung der Geräte entscheiden können und ebenfalls darüber, ob sich diese zur Reduzierung der Nachfrage abschalten lassen. Da Rechenzentren viel Strom verbrauchen, kann man sie als einen guten Ausgangspunkt für die Reduzierung des Energieverbrauchs in Zeiten eines höheren Kohlenstoffverbrauchs des Versorgungsunternehmens betrachten.
Die Verlagerung der Arbeitslast auf andere Stromnetze mit Kapazitäten aus erneuerbaren Energien wie zum Beispiel die Wasserkraftwerke in skandinavischen Ländern stellen eine Möglichkeit dar, DSR umzusetzen. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die daraus resultierende Latenzzeit bei der Informationsübertragung tolerierbar ist und wenn es keine Probleme mit der inhaltlichen Datenhoheit gibt. In Deutschland beispielsweise ist diese Verlagerung auf andere Standorte im Ausland bisweilen schwierig bis unmöglich, da die Behandlung der Nutzerdaten der DSGVO entsprechen muss.
Die Verlagerung der Rechenleistung kann zu einer Erhöhung der Kosten führen, die mit dem verstärkten Datentransport vom Ort der Verarbeitung zum Ort des Verbrauchs verbunden sind. Dies könnte auch zu den Gründen zählen, warum Unternehmen wie Microsoft, Facebook und Google ihre eigene globale Netzwerkinfrastruktur und Unterwasserkabel errichtet haben, um die finanziellen Zwänge zu beseitigen, die mit der Nutzung von Datenarbitrage zur Optimierung ihres globalen Netzwerks verbunden sind.
Betreiber von Rechenzentren haben in der Regel keine Kontrolle darüber, wie etwa Hosting-Kunden mit ihren Daten innerhalb der Anlagen umgehen, und daher auch keine Kontrolle über Demand Side Response. Wenn die Stromversorger der Anlagen jedoch variable Stromtarife zu Zeiten anbieten würden, in denen die Emissionen der Stromversorgung und die Strompreise steigen, könnte dies zu einer Verhaltensänderung beitragen. Derzeit teilen sich die Stromkosten im Allgemeinen in Zeiten hoher und niedriger Belastung auf, die sich an festen Tageszeiten orientieren. Da der Datenkonsum den Stromverbrauch erheblich verändert hat, sind diese Belastungsmodelle allerdings veraltet, und der Preisunterschied zwischen ihnen ist nicht groß genug, um Verhaltensänderungen zu bewirken.
Was die Versorgungsunternehmen für eine Umsetzung benötigen, sind zunächst Live-Informationen über den Anteil des kohlenstoffbasierenden Stroms. Damit könnten sie in Echtzeit eine Gebühr für die Kohlenstoffmenge erheben. Dies würde wahrscheinlich die Struktur der Netzwerke zwischen Datenzentren verändern, Preisunterschiede zwischen den Märkten deutlicher machen und somit Demand Side Response unterstützen.
RZ-Anbieter wie CyrusOne sind zwar ein beträchtlicher Stromverbraucher, sie sind jedoch der indirekte Verbraucher. Es sind ihre Kunden, die die Kontrolle darüber haben, wie viel und wann Strom verbraucht wird. Wenn der Energieversorger den Betreibern die Live-Daten über den Kohlenstoffmix zur Verfügung stellen kann, können sie diese Daten an ihre Kunden übermitteln, um ihnen zu helfen, ihre Energie möglichst effizient zu nutzen.
Risiken und Grenzen von DSR
Eine Frage bleibt jedoch offen: Besteht die Gefahr, dass die Resilienz beim Abschalten von Teilen der Anlage beeinträchtigt wird? Innerhalb eines Rechenzentrums ist es üblich, dass die Geräte nicht in Betrieb sind, wenn dies nicht nötig ist. Wenn ein Rechenzentrum nur 50 Prozent seiner vorgesehenen Leistung verbraucht, sind üblicherweise 50 Prozent der Geräte abgeschaltet. Dies spiegelt sich in der Regel im PUE wider, wobei die Betreiber die Energienutzung unter allen Bedingungen optimieren, unabhängig von der Kohlenstoffmischung im Versorgungsunternehmen.
Diese Kosten geben die Betreiber an die Kunden weiter, sodass es sowohl aus ökologischen als auch aus finanziellen Gründen von entscheidender Bedeutung ist, so effizient wie möglich zu arbeiten. Eine weitere Herausforderung bei der Umsetzung besteht in der Praktikabilität. Die Betreiber von Rechenzentren müssen tatsächlich permanent genügend Anlagen für den Betrieb bereithalten, um den Strombedarf des Kunden zu decken und bei einem eventuellen Ausfall dieser Anlagen ein Backup bereitstellen. Da ein Ausfall nicht in Frage kommt, muss ein nahtloser Backup-Plan vorhanden sein.
Fazit
Um die Unternehmen bei der Wahl eines emissionsarmen Energieträgers zu unterstützen, sollten Kunden von Rechenzentren den Kohlenstoffanteil des Stroms kennen. Sogar für Betreiber wie CyrusOne, der große Mengen grünen Stroms bezieht, ist es wichtig, dass der Versorger über den Kohlenstoffanteil berichtet. Denn an den Tagen, an denen der Strom nicht zu 100 Prozent "grün" ist, nutzen die Geräte Kohlenstoff und erzeugen Kohlendioxid. Unabhängig von den Investitionen der Betreiber gehört es immer noch zu ihrer Verantwortung, auch umweltfreundlichen Strom so verantwortungsvoll wie möglich zu nutzen.
Obwohl die großflächige Umsetzung nicht ohne Herausforderungen ist, stellt DSR eine kosteneffiziente und intelligente Methode für Unternehmen dar, um den Energieverbrauch zu reduzieren und effizientere Abläufe einzuführen. Dies ist in jedem Fall ein positiver Schritt in Richtung einer nachhaltigen Zukunft.
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