Grünes Internet ist die Lösung

Ich höre auf! Unsere Aktion zum #GreenInternet Day.

Schluss? Aus? Offline? Wir haben den Test gemacht: Was passiert, wenn bekannte Künstler und Influencer von heute auf morgen ihre Social Kanäle schließen?

An dieser Stelle gleich mal die Entwarnung: Nein, das ist nicht für immer. Und: Es kam viel Zuspruch! Denn das Thema ist auch Euch wichtig. Wir verraten, was hinter dem ganzen Experiment steckt und für welche wichtige Sache sich unter anderem Vanessa Mai, Paul Janke und Marie von den Benken am #GreenInternet Day eingesetzt haben.

Das Internet hat ein Problem
Streamen, liken, posten – all das kostet Energie. Man denkt nicht darüber nach, aber das Internet muss ja irgendwie betrieben werden. Erstmal kein Problem, aber der Strom, der vor allem die großen Datenverarbeitungszentren versorgt, kommt ziemlich oft aus nicht erneuerbaren Energien. Jeder Klick verursacht damit potentiell CO2.

Wenn sich also gleich mehrere bekannte Künstler und Influencer mit entsprechenden Reichweiten entscheiden, für einen Tag einfach mal nichts zu machen, macht das schon einen Unterschied für die Umwelt.

Die Reaktion der Communities zeigt aber auch: Das kann nicht die Lösung sein! Und: Ja, es muss sich etwas ändern, denn das Thema wird zukünftig an Bedeutung gewinnen. Wir müssen daher dafür sorgen, dass das Internet grüner wird und Rechenzentren mit grünem Strom beliefert werden. Und genau das ist die Mission von E.ON.  

 

Und sonst so?
Begleitend zum „Off-Day“ unserer teilnehmenden Künstler und Influencer sind am #GreenInternet Day noch weitere Maßnahmen live gegangen, die auf den Energieverbrauch des Internets hinweisen. Unsere „Don’t click this“-Ads waren vielleicht die ersten ihrer Art, die eindeutig nicht geklickt werden wollten. Wer es doch getan hat, erfuhr zumindest schnell, warum das zum Glück bald doch nicht mehr so schlimm sein wird. Schließlich machen wir das Internet grün!

Wir machen das Internet grüner

In unseren Köpfen ist das Internet dieser magische Ort. Wie es wirklich funktioniert, verstehen wohl die wenigsten von uns. Aber tatsächlich wird das WWW nicht durch Likes, Shares und Memes angetrieben, sondern durch Router, Switches, Server und Co. All dies benötigt Strom – der heute häufig noch nicht aus erneuerbaren Quellen kommt. Das heißt: Ein Promi-Pic zu liken, ein Katzenvideo anzusehen und einen Präsidenten-Tweet zu kommentieren kann klimaschädliches CO2 verursachen. Aber bedeutet das auch, dass wir aufhören müssen zu liken, zu posten und zu klicken, wenn wir der Umwelt etwas Gutes tun wollen? Wir sagen: nein.

Wir wollen das Internet grüner statt kleiner machen. Vom Suchtfaktor Internet mal ganz abgesehen, haben das Netz und die Digitalisierung in den vergangenen Jahren so einiges gebracht, das unser aller Leben positiv verändert hat. Und in Zukunft wird noch einiges mehr folgen (Stichwort: KI und IoT). Wir glauben daher: Statt abschalten, müssen wir umdenken! 

Kein Internet ist keine Lösung. Wir machen das Internet grüner, nicht kleiner

Und das geht, indem Rechenzentren mit grünem Strom beliefert werden, die Abwärme der Zentren genutzt und der wachsende Energiehunger nachhaltig gedeckt wird. Es ist nämlich so:

Nicht nur das neue XY-Phone oder der Ultra-Super-Mega-HD-Laptop, auf dem gesurft wird, braucht also Energie, sondern vor allem die Verarbeitung der Daten. Das Ganze geschieht in Rechenzentren. This is where the magic happens. Diese sind für fast 30 Prozent des Energiebedarfs des Internets verantwortlich. In den schätzungsweise über 8 Millionen Serverfarmen, die überall auf der Welt verteilt sind, werden nämlich keine Karotten gezüchtet, sondern Host-Rechner beherbergt, die Daten verarbeiten, speichern und übermitteln. Sie sind das Gehirn des Internets.

Schätzungen zufolge verbrauchen die Rechenzentren weltweit zwischen 200 und 500 Milliarden Kilowattstunden Energie. Bis 2030 könnte der Bedarf sogar auf 2.000 Milliarden Kilowattstunden ansteigen – das entspräche dem halben Jahresstromverbrauch der gesamten USA.

Aber wieso sind Rechenzentren eigentlich so energiehungrig? Die riesigen fabrikartigen Anlagen von bis zu 100.000 Quadratmetern, in denen Server an Server an Server gereiht steht, brauchen den Strom zunächst einmal natürlich, um überhaupt arbeiten zu können. Für den Betrieb und Schutz der Anlage kommen aber noch einige weitere Elemente hinzu, die Energie verbrauchen.

Der Energieverbrauch von Rechenzentren in Deutschland allein wird von 2010 bis 2025 voraussichtlich um 56 Prozent wachsen

Jeder, der schon mal seinen Laptop heiß geklickt hat, bekommt vielleicht eine Idee, wie warm es in einem Raum werden kann, wenn hunderte Rechner 24/7 Vollgas geben. Entsprechend ist ein ausgeklügeltes Kühlungssystem erforderlich, dass die Server vor der Schmelze bewahrt. Des weiteren zählen in Rechenzentren die Überwachungs-, Sicherheits- und Brandschutzsysteme zu den Stromverbrauchern. Diese schützen die teils sensiblen Daten vor dem unbefugten Eingriff durch Dritte und verhindern Schäden durch Feuer oder anderen Einwirkungen. Alles gute Gründe für den Energieverbrauch. Und alles gute Gründe für grünen Strom.

Fakten über das Netz

Wäre das Internet ein Land, wäre es der sechstgrößte Stromkonsument auf dem Planeten.

Digitale Technologien sind aktuell für 3,7 Prozent der Treibhausgasemissionen verantwortlich – das ist mehr als der internationale Flugverkehr verursacht.

Davon entfallen ganze 80 Prozent auf Video-Streaming. Video-on-Demand allein erzeugt dabei so viel Treibhausgas wie ganz Chile (über 100 Megatonnen CO2 pro Jahr).

Künstliche Intelligenz gilt als der nächste große Stromfresser unter den neuen Technologien.

Allein In Deutschland gibt es mehr als 53.000 Rechenzentren mit über 2 Millionen Servern.

Durch die Einführung von 5G könnten bis zu 3,8 Milliarden Kilowattstunden zusätzlich an anfallen.

Nur 19 Prozent der weltweiten Rechenzentren verwenden Teile ihrer Abwärme weiter.

Frankfurt ist die Rechen-Hauptstadt des Landes mit über 600.000 Quadratmetern an betriebenen Rechenzentrumsfläche.

Die Verbindung von Daten zu Energie

Beim Pariser Klima-Abkommen hatten die Staaten dieser Welt vereinbart, ihre Treibhausemissionen drastisch zu reduzieren. Während jeder Sektor in jedem Staat einen Beitrag leisten muss, seine Energiewelt klimafreundlich umzubauen und den Energieverbrauch zu drosseln, steht der globale IT-Sektor und damit verbunden die Rechenzentren vor einer dramatischen Steigerung des Energieverbrauchs.

In der öffentlichen Diskussion hat dieses Thema bislang kaum Beachtung gefunden. Wer denkt beim Streamen einer spannenden TV-Serie schon darüber nach, wie viel Energie auf den Servern für den Abruf der nächsten Folge nötig ist? Oder gar, wie viel CO2-Emissionen damit verbunden sind?

Darüber hinaus steht mit dem neuen Mobilfunkstandard 5G eine weitere Technologie vor der Einführung, die den Stromverbrauch in Rechenzenten weiter in die Höhe treiben wird.

Es wird also dringend Zeit, dieses Thema anzugehen und es ins öffentliche Bewusstsein zu rücken. Und es ist Zeit, Lösungen vorzuschlagen, damit das Wachstum von Beginn an klimafreundlich gestaltet wird.

Studie

Energie-Mehrverbrauch in Rechenzentren bei Einführung des 5G Standards

Institut für Future Energy Customer Needs and Behavior (FCN) am E.ON Energy Research Center an der RWTH Aachen. 

Tim Höfer, Sebastian Bierwirt und Reinhard Madlener. 

Karsten

Aktuelle Pressemitteilung

Neue Studie sieht drastisch erhöhten Energieverbrauch von Rechenzentren durch neuen Mobilfunkstandard 5G

Wärmekraftwerk Rechenzentrum

Rechenzentren verarbeiten und speichern nicht nur Daten, sie können gleichzeitig ein modernes Heizsystem sein. In deutschen Rechenzentren wandeln heute mehr als zwei Millionen Server rund 13 Mrd. kWh Strom in Wärme um. Diese Energie wird aber ungenutzt in die Umgebung abgegeben werden. Nur 19 Prozent der Rechenzentren nutzen Teile ihrer Abwärme, meist in den eigenen Gebäuden für Heizung und Warmwasser.

Bis zum Jahr 2025 werden laut Studie bis zu 8 TWh Abwärme zur Verfügung stehen. Hier besteht ein enormes Potenzial für die nachhaltige Nutzung dieser Energie. Rechenzentren können die Wärmeversorgung von Wohnsiedlungen und ganzen Stadtteilen übernehmen. Das wäre ein konkretes und gelungenes Beispiel für die Kopplung der Sektoren Strom und Wärme.

Tatsächlich sind die Rahmenbedingungen für die Betreiber von Rechenzentren schwierig.

- Oft fehlen geeignete Abnehmer für die Wärme.

- Es besteht meist keine Verbindung zu lokalen Wärmenetzen.

- Wärmenetzbetreiber wollen zuerst ihre eigenen Anlagen auslasten und sind nicht am Zukauf weiterer Wärme interessiert.

- Der Vertrieb von Wärme ist nicht das Kerngeschäft der Betreiber.

In diesem Zusammenhang schließen wir uns der Forderung des Branchenverbands Bitkom an, Abwärme wirtschaftlich attraktiver zu machen. Die gesetzlichen Rahmenbedingungen sollten so gestaltet werden, dass die Nutzung von Abwärme günstiger als die Nutzung von Primärenergie ist.

Network

Erfahren Sie in unserem Projekt ectogrid mehr darüber, wie Abwärme genutzt wird.

Wachstum der IT-Wirtschaft - das Tempo steigt

Kind ins Bett

Der gesamte IT-Sektor steht heute mit einem Stromverbrauch von mehr als 2 Billionen Kilowattstunden auf Platz 3 der größten Energieverbraucher der Welt, also direkt hinter China und den USA, einen Platz vor Russland. Innerhalb des IT Sektors nehmen Rechenzentren als Energieverbraucher einen immer größeren Raum ein. Betrachten wir allein den Stromverbrauch der Rechenzentren, würden Sie mit einem Anteil von 8 bis 10 Prozent an sechster Stelle stehen. Die französische Non Profit Organisation The Shift Project schätzt, dass der gesamte Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik etwa 3,7 Prozent aller Treibhausgasemissionen weltweit verursacht. In einer Welt, in der wir mehr on- als offline sind, ist das mehr als doppelt so viel wie in der zivilen Luftfahrt.

Das Wachstum wird andauern und ist kaum zu beziffern. Im Jahr 2017 schätzte Greenpeace in ihrer Studie Clicking Clean noch, dass Rechenzentren im Jahr 2030 etwa 13 Prozent des weltweiten Energiebedarfs ausmachen könnten. Nach Erhebung neuer Daten geht The Shift Project wiederum davon aus, dass wir schon heute bei 10 Prozent angekommen sind. Es gibt sogar Schätzungen, wonach Rechenzentren im Jahr 2030 über 2.000 Terawattstunden (TWh) Strom weltweit beziehen, rund 400 Prozent des derzeitigen Bedarfs. Rechenzentren sind also so etwas wie die neuen SUVs der Energiewelt.

47 Mrd. Kilowattstunden Strom verbrauchen inzwischen allein in Deutschland Computer, elektronische Geräte wie Mobiltelefone, Tablets, Fernseher sowie die für den einzelnen kaum sichtbaren Kommunikationsnetze und Rechenzentren. In Deutschland gibt es mehr als 53.000 Rechenzentren mit über 2 Millionen physikalischen Servern. Ein Server verbraucht im Durchschnitt etwas weniger als 2 MWh/a. Auf sie entfielen 2017 bundesweit rund 13,2 Mrd. kWh – damit verbrauchen sie ähnlich viel wie die gesamte Stadt Berlin mit ihren fast 4 Mio. Einwohnern

Der Einfluss von 5G auf die Energiewelt

Welchen Einfluss wird die Einführung des 5G-Standards auf den Energiebedarf von Rechenzentren haben? Wir haben die RWTH Aachen beauftragt, in einer Studie dieses Wachstum abzuschätzen. Für uns gibt es hier drei wichtige Aspekte:

  • Inwieweit wird 5G mit den neuen Anwendungen das Wachstum an Rechenleistung und damit an Energiebedarf ansteigen lassen?
  • Inwieweit müssen die Netze für das weitere Wachstum zusätzlich fit gemacht werden?
  • Welches Potenzial bietet die Abwärme, die in Rechenzentren entsteht?

Fest steht: Das Wachstum der Rechenzentren-Industrie wird anhalten. 5G spielt dabei eine bedeutende Rolle.

Dank 5G entstehen neue Industrien und Dienstleistungen. Unternehmen werden sich mit 5G eigene Kommunikationswelten schaffen, auf der Zentrale oder in der Produktion alles miteinander vernetzen. Autonomes Fahren auf der Straße und der Schiene sowie Flugtaxis werden Realität. In Ställen auf Bauernhöfen werden die Kühe mit Vitaltrackern versehen und mit den Milchkannen vernetzt. Downloads gehören bald der Vergangenheit an, alles wird in Echtzeit verfügbar sein.

Die 5G-Einführung wird einen direkten Einfluss auf den Stromverbrauch haben und vermutlich auch die Struktur der Landschaft der Rechenzentren verändern.

  • Für die Echtzeit-Datenanalyse kommt das so genannte Edge-Computing mit einer Vielzahl an Kleinstrechenzentren. Sie werden eine Leistung von bis zu bis 5 kW haben, bieten geringste Latenzzeiten und werden z. B. entlang der Straßen zu finden sein, um autonomes Fahren zu ermöglichen.
  • Die Campus-Rechenzentren, die eine Fläche mit verschiedenen Anwendungen vernetzen, kommen auf eine Leistung von bis zu 20 kW.
  • Dezentrale Edge-Cloud-Rechenzentren, in die Daten weitergegeben, analysiert und gespeichert werden. Sie beginnen ab 100 kW Anschlussleistung
  • Und schließlich die Hyperscale Rechenzentren, die mit 10 MW und mehr ausgelegt sind

Wir gehen davon aus, dass 5G sich auf breiter Front in Deutschland und international durchsetzen wird.

Damit wird ein deutlich größeres Datenvolumen verbunden sein, dass aller Voraussicht nach in der Cloud gespeichert werden wird. Das erhöht den Strombedarf in großen Rechenzentren.

Aus Recherchen, Studien und Berechnungen hat die RWTH Aachen einen Maximalwert von 3,8 Terawattstunden Strom ermittelt, der allein durch 5G-Anwendungen in Rechenzentren anfallen wird. Das ist eine schwer fassbare Zahl. Zum Vergleich: Das wäre genug Strom, um alle 2,5 Millionen Menschen der Städte Köln, Düsseldorf und Dortmund zu versorgen. Erfahrungen aus der Vergangenheit zeigen, dass selbst maximale Schätzungen von der Realität immer überboten wurden.

Dieser Mehrbedarf an Energie fügt sich in das bevorstehende Wachstum der Rechenzentren insgesamt. Für 2025 prognostiziert das Institut ein Wachstum beim Stromverbrauch von derzeit mehr als 13 Mrd. kWh auf schließlich 19 Mrd. kWh. Knapp 20 Prozent davon entfallen wie eben gehört auf den 5G-Standard.

Das Binero-Projekt: ein Beispiel für ein grünes Rechenzentrum

Wie ein "grünes" Rechenzentrum funktioniert, zeigt E.ON in Bällstaberg, südlich von Stockholm. Wir haben dort gemeinsam mit der Binero Group, einem schwedischen Anbieter von digitalen Infrastrukturen, ein nachhaltiges Rechenzentrum entwickelt, das Wärmeenergie für den Ort Vallentuna liefert.

Die Binero Group "recycelt" die überschüssige Abwärme aus ihrem Rechenzentrum. Die Energie wird in unser lokales Fernwärmenetz eingespeist. Auf diese Weise spart die Binero Group Energie und unterstützt gleichzeitig die lokale Gemeinschaft. Der voll erschlossene Standort ein Drittel des Wärmebedarfs von Vallentuna decken.

Im Mittelpunkt stand nicht nur die Herausforderung, das Internet "grüner" zu machen. Es sollten auch beide Unternehmen und die Gesellschaft profitieren. Schon bei der Entwicklung lag der Schwerpunkt auf energieeffizienten Technologien und Kühlsystemen sowie auf der Rückgewinnung von Energie. Wir lieferten die entsprechenden Lösungen.

Das neue Rechenzentrum verfügt über zwei getrennte geschlossene Kreisläufe für Energieversorgung und Kühlung. Sie sind so konzipiert, dass sie die gesamte IT-Last individuell bewältigen können. Auch der redundante Aufbau schützt vor Ausfällen und erleichtert die Wartung.

Die Systeme beziehen die benötigte Energie aus regionalen Netzen. Sie sind zudem mit einer modularen unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) ausgestattet. Die Umstellung von Hoch- auf Niederspannung erfolgt vor Ort auf dem Gelände des Rechenzentrums, was große Energieressourcen ermöglicht. Die Energie ist zu 100 Prozent nachhaltig und stammt aus erneuerbaren Quellen wie Windkraft.

Binero

Auslastung der Stromnetze steigt

Nicht nur die zukünftige Entwicklung, sondern schon der aktuelle Boom der Rechenzentren stellt die Stromnetze vor große Herausforderungen. Das gilt insbesondere für den Großraum Frankfurt, der Hauptstadt der Rechenzentren. Die Nähe zum dortigen größten europäischen Internet-Knotenpunkt De-Cix gilt als großes Ansiedlungs-Plus. In keiner anderen deutschen Stadt schießen mehr Rechenzentren aus dem Boden. Im Laufe des Jahres 2019 wurde die Grenze zu 600.000 Quadratmeter an betriebener Rechenzentrumsfläche überschritten. Das sind mehr als 100 Fußballfelder. Die jährlichen Investitionssummen in Rechenzentren belaufen sich auf aktuell mehr als 350 Mio. Euro pro Jahr.

Besonders viele Rechenzentren siedeln so nah wie möglich am Datenkontenpunkt in und um Frankfurt an. Mit der Süwag-Netztochter Syna betreiben wir einen großen Teil der Netze rund um Frankfurt, im Main-Taunus-Kreis und im Hoch-Taunus-Kreis. Um diese Region mit Energie zu versorgen und genug Leistung für die aktuell in der Realisierung befindlichen Rechenzentren in der Region zu decken, hat die Syna in Sossenheim schon im Juni ein Umspannwerk mit zwei Transformatoren mit einer Leistung von jeweils 80 MVA in Betrieb genommen. Ein Großteil der Leistung wird zur Versorgung von Rechenzentren in der unmittelbaren Umgebung genutzt. Zum Vergleich, mit 80 MVA kann man eine Stadt mit ca. 80.000 Einwohnern versorgen.

Damit ist der zukünftige Bedarf aber keinesfalls abgedeckt. Schon heute stoßen regionale Netzbetreiber in der Boom-Region an ihre Grenzen. Die Syna plant aktuell umfangreiche Maßnahmen in ihren Netzen, um den Energiebedarf der Rechenzentren und anderer Kunden in Zukunft nachhaltig decken zu können.

Auf dem Weg zum grünen Internet

Das Wachstum der Rechenzentrum-Industrie ist wichtig für den Wirtschaftsstandort Deutschland und Europa. Das Internet ist der Kern unserer modernen Gesellschaft, ein entscheidender Wirtschaftsfaktor und Treiber für die digitale Transformation. Daten sind der Treibstoff für die weitere Digitalisierung.

In Deutschland bietet die Branche direkt und indirekt mehr als 200.000 Jobs und erwirtschaftet 100.000 Mrd. Euro Umsatz jährlich. Rechenzentren sind die Fabriken des 21. Jahrhunderts. Darum wollen wir das Wachstum der Rechenzentren begleiten und dazu beitragen, dass das Internet so grün wie nur möglich wird.

Wir treten mit dem Versprechen an, die weitere Digitalisierung in Deutschland abzusichern. Wir wollen das Energieunternehmen sein, das die Energie für das digitale Zeitalter liefert.

Den Rechenzentren bieten wir dafür verschiedene Lösungen an, um das weitere Wachstum so klimaneutral wie zu gestalten. Hierzu zu zählen:

Green Internet
  • Umstellung der Stromversorgung auf grüne Energie
  • Aufbau einer dezentralen Eigenversorgung mit der Installation von hochmodernen Blockheiz- oder Wasserstoffkraftwerken
  • Installation von Photovoltaik und Kleinwindrädern zur Unterstützung der Eigenversorgung
  • Absicherung der unterbrechungsfreien Stromversorgung mit Batteriesystem-Lösungen
  • Integration von Stromspeichern und Eigenerzeugung in unser Virtuelles Kraftwerk . Das Rechenzentrum nimmt so am Energiemarkt teil und erschließt sich eine zusätzliche Einnahmequelle

Kritische Infrastrukturen sind für uns ein attraktiver Zukunftsmarkt. Im vergangenen Sommer haben wir das schwedische Unternehmen Coromatic übernommen. Mit der Übernahme erhalten wir Zugang zu modernstem Know-how für die zunehmende Digitalisierung Skandinaviens.

Coromatic ist mit 5.000 Kunden der führende Partner für Betreiber von kritischer Infrastruktur in Skandinavien. Mit speziellen Lösungen für eine sichere Stromversorgung unterstützt das Unternehmen insbesondere Rechenzentren dabei, die Datenkommunikation jederzeit sicherzustellen.

E.ON übernimmt schwedisches Unternehmen Coromatic

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