Sich ändernde Leistungsprioritäten und alternative Brennstoffstrategien für Rechenzentren im Cloud-Maßstab

Brennstoffzellen, kinetische- und andere Energiespeicheroptionen gewinnen an Bedeutung für große Rechenzentren

Cloud-Rechenzentren benötigen viele Megawatt an konditionierter, stabiler, sauberer, und zuverlässiger Energie. Diese Tatsache prägt maßgeblich die Strategie der Hyperscale-Service-Provider, einen möglichst ökologisch nachhaltigen Infrastrukturbetrieb zu gewährleisten.

In manchen Kreisen heißt es, die Cloud Hyperscaler seien zu sehr auf Diesel als Reserveenergiequelle angewiesen. Diese Behauptung ist jedoch voreilig.
Hyperscale-Cloud-Betreiber stehen dem Vernehmen nach erst am Anfang zur vollständigen Klimaneutralität von Rechenzentren. Die Strategien entwickeln sich permanent weiter und der verstärkte Einsatz von erneuerbaren Primärenergiequellen und alternativen Back-up-Energiequellen wird ständig untersucht.

Jedoch ist es unrealistisch zu glauben, dass große Unternehmen sofort von heute auf morgen von Dieselgeneratoren auf alternative Brennstoffquellen umstellen können – und dabei zugleich hoffen, dass ihre Rechenzentren ohne Einschränkungen in Betrieb bleiben. 
Dies wurde im Sommer in Kalifornien deutlich, als eine Kombination aus Waldbränden und Hitzewelle zu Stromausfällen führten.

Da Rechenzentren schätzungsweise 200 TWh Strom pro Jahr verbrauchen (ca. 1 % der weltweit erzeugten Energie), schauen sich die großen Cloud-Anbieter zunehmend nach alternativen Energiequellen und verschiedenen Backup-Technologien um.

Cloud-Anbieter ändern mittlerweile ihren Energiemix. Es wird keine klimaschädliche Kohle mehr verwendet und weniger auf Erdgas gesetzt. Dafür wird mehr Biomasse genutzt und vermehrt erneuerbare Energien eingesetzt.

Dieser Trend ist bei vielen Cloud-Anbietern erkennbar. Dabei weiß jeder von ihnen, dass es keine einzelne Energiequelle gibt, welche für jedes Rechenzentrum funktioniert. 
Bei bestehenden Rechenzentren liegt der Schwerpunkt auf der Nutzung erneuerbarer Energien, der Kompensation und dem Kauf von Emissionszertifikaten. Bei Neubauten ist die Nähe zu nachhaltigen Energiequellen wie Wind, Gezeiten und Solarenergie entscheidend.

Faktoren die den Strommix von Rechenzentren bestimmen, sind oftmals geografisch bedingt. In Südeuropa steigt die Verfügbarkeit von Solarenergie, während in Nordeuropa die Nähe zu Wasser-, Gezeiten- und Windkraft weitaus größer ist.

Für die Betreiber von Rechenzentren sind infrastrukturelle (Netzstabilität), ökologische (Luftqualitätsziele) und politische (Anreize, regulatorische Restriktionen) Aspekte entscheidend.

Die Zuverlässigkeit der Netzstromversorgung hängt vom Standort des Rechenzentrums ab. Generatoren werden nur selten in Betrieb genommen (oft weniger als 1 % der Lebensdauer eines Rechenzentrums), sind aber vor allem dort erforderlich, wo das Netz instabil ist. Für einige Rechenzentren bedeutet dies, dass sie weiterhin auf Diesel-Backups angewiesen sind.

Alternativen

Cloud-Anbieter suchen daher nach Alternativen.

Im Juni 2020 gab Microsoft bekannt, dass es eine 250-kW-Wasserstoff-Brennstoffzelle für die Stromversorgung von 10 Server-Racks im Dauerbetrieb über 48 Stunden eingesetzt hatte. Berichten zu folge sucht das Unternehmen im nächsten Schritt nach einer 3-Megawatt-Wasserstoff-Brennstoffzelle und erforscht damit die Verwendung von Wasserstoff als Alternative zu Diesel für den Notstrombetrieb. Microsoft hat sich verpflichtet, bis 2030 kohlenstoffneutral zu sein und bis dahin kein Diesel mehr für Notstrom zu verwenden. 

https://news.microsoft.com/innovation-stories/hydrogen-datacenters

Die Wasserstoff-Brennstoffzelle hat das Potenzial, eine alternative Backup-Technologie der nahen Zukunft zu werden. Diese kann dazu verwendet werden, um in Rechenzentren einen ökologischen Weg einzuschlagen.

Es gibt viele große Rechenzentren, in denen kinetische Energiespeicher bereits für eine zuverlässige Notstromversorgung sorgen. Sofern Betreiber von Rechenzentren ein Batterie-Backup für die kurzfristige Stromversorgung bevorzugen, bietet der zunehmende Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien eine sauberere Alternativen zur VLRA an.

Nachhaltigkeit und Umweltschutz bedeuten auch Systeme zu verwenden, die die Umwelt schonen, einen geringen Kohlenstoff-Fußabdruck haben und gleichzeitig die langfristigen Betriebs- und Investitionskosten berücksichtigen.