Die drohende Stromherausforderung und die Microgrid-Lösung
Die technologische Entwicklung ist unaufhaltsam und bringt das Zeitalter von Big Data, Analytik und KI zusammen mit neuen Anwendungen wie IoT, autonomen Fahrzeugen und der bevorstehenden 5G/6G-Kommunikationsrevolution. Infolgedessen wird erwartet, dass Rechenzentren - das Herzstück unseres digitalen Ökosystems - bis 2030 einen erheblichen Anstieg des Stromverbrauchs verzeichnen werden, wie unsere jüngsten Prognosen zeigen.
Traditionelle Infrastruktur unter Druck
Microgrids: Ein Leuchtturm der Innovation
Die Aufrüstung und Verstärkung unserer bestehenden Energiestrukturen ist nicht in einem Tempo möglich, das dieser beispiellosen Nachfrage gerecht wird. Außerdem ist es keine Option, den Ausbau und den Betrieb von Rechenzentren zu stoppen. Es stellt sich also die Frage: Wie können wir diesen wachsenden Energiebedarf nachhaltig decken?
Microgrids sind in diesem Szenario ein Leuchtturm der Innovation. Diese lokalisierten Energienetze, die unabhängig von den traditionellen städtischen Netzen betrieben werden können, könnten der Schlüssel zu einer nachhaltigen, zuverlässigen Stromversorgungslösung für Rechenzentren sein. Das Konzept der Microgrids beschränkt sich nicht nur auf die Stromerzeugung, sondern umfasst auch Lösungen für die Kühlung, um zwei zentrale Herausforderungen für Rechenzentren zu bewältigen.
Aufbau einer nachhaltigen Zukunft
Developers are now considering constructing their own microgrids, which allow them to generate and manage their energy use independently. Microgrids provide an excellent opportunity to incorporate a mix of renewable energies such as green hydrogen, green ammonia, biofuels, e-fuels, and fuel cells. This integration can occur right from the start or gradually during a transition phase aimed at achieving zero-carbon emissions. Such flexibility also enables the adoption of new energy trends swiftly, without the delays often associated with upgrading and decarbonizing national grids. This inherent flexibility advances sustainable energy solutions. Alternatively, infrastructure developers and investors have the opportunity to pioneer the development of dedicated microgrids for digital parks—centralized energy hubs for multiple data centers. This approach not only alleviates the load on city grids but also leverages diversity factors and maximizes efficiency without a direct connection to the city’s power infrastructure.
Erhöhte Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit
Der Einsatz von Microgrids kann die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Energie für Rechenzentren erheblich verbessern. Bei sorgfältiger Planung und Auslegung können die besonderen Anforderungen von Rechenzentren erfüllt werden, so dass der Betrieb ungehindert weiterläuft, ohne andere Branchen oder den Wohn- und Gewerbesektor zusätzlich zu belasten.
Anpassung an die Visionen einer intelligenten Stadt
Darüber hinaus fügt sich die Integration von Microgrids nahtlos in die Vision von Smart Cities und Smart-City-Infrastrukturen ein. Die zentrale Erzeugung erneuerbarer Energien und fortschrittliche Kühlsysteme an einem Standort bieten im Vergleich zu Einzellösungen für jedes Rechenzentrum eine höhere Effizienz und eine einfachere Integration mit sich ändernden Technologien. Die Synergie zwischen Stromerzeugung und Kühlung in Microgrids könnte auch die Effizienz des Gesamtsystems über die derzeitigen Grenzen hinaus steigern.
Eine globale Herausforderung und lokalisierte Lösungen
Das Ausmaß der Herausforderung ist monumental und entspricht der mehrfachen Vergrößerung der derzeitigen elektrischen Infrastruktur Frankreichs im globalen Maßstab. In Regionen, in denen die Entstehung und der Ausbau von Rechenzentren das Wachstum der zugrundeliegenden Strominfrastruktur übersteigt, ist die Dringlichkeit innovativer Lösungen wie Microgrids noch größer.
Schlussfolgerung: Microgrids für eine nachhaltige Zukunft
FAQ zum Stromverbrauch von Rechenzentren
Rechenzentren beziehen ihren Strom aus dem allgemeinen Stromnetz, genau wie Privathaushalte und Unternehmen. Es gibt jedoch einen wachsenden Trend, dass Rechenzentren erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie nutzen. Die Stromerzeugung vor Ort und ein Mikronetz sind eine weitere Lösung, um die Rechenzentren unabhängig vom Stromnetz zu versorgen.
Das TA-Microgrid für ein Rechenzentrum ist ein lokalisiertes Energiesystem, das unabhängig oder in Verbindung mit dem herkömmlichen Stromnetz betrieben werden kann. Es versorgt das Rechenzentrum mit einem privaten, autonomen Stromnetz. Dieses System integriert in der Regel verschiedene Energieerzeugungsquellen wie Sonnenkollektoren und Windturbinen, was für Rechenzentren aufgrund ihres hohen Energiebedarfs besonders vorteilhaft ist. Microgrids verbessern die Energiezuverlässigkeit und -nachhaltigkeit, bieten mehr Kontrolle über die Energiekosten und können den CO2-Fußabdruck eines Rechenzentrums erheblich reduzieren.
Es gibt zwei Hauptverursacher für einen hohen Energieverbrauch in einem Rechenzentrum:
- Server: Die Verarbeitung großer Datenmengen erfordert einen hohen Stromverbrauch.
- Kühlungssysteme: Um all diese Geräte vor Überhitzung zu schützen, wird viel Energie benötigt.
Die beiden wichtigsten Quellen für den Stromverbrauch in Rechenzentren sind:
- IT-Server: Ihr ständiger Betrieb zur Datenverarbeitung erfordert viel Energie.
- Kühlungssysteme: Die Aufrechterhaltung kühler Temperaturen, um eine Überhitzung der Geräte zu verhindern, ist ein weiterer großer Energieverbraucher.
Schätzungen zufolge können die Kühlsysteme in einem typischen Rechenzentrum einen beträchtlichen Anteil am Gesamtenergieverbrauch ausmachen, der zwischen 15% und mehr als 50% liegt. Dieser Prozentsatz kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren variieren, darunter die klimatischen Bedingungen, der Einsatz passiver Kühltechniken und die Effizienz der Kühlinfrastruktur. In einigen Fällen kann er sogar bis zu 70% des gesamten Stromverbrauchs erreichen.
Die genaue Energiemenge, die ein Rechenzentrum verbraucht, hängt von mehreren Faktoren ab, darunter:
- Größe der Einrichtung
- Art und Umfang der untergebrachten Ausrüstung
- Standort und Klima (Auswirkungen auf den Kühlungsbedarf)
- Große Rechenzentren können über 100 Megawatt (MW) Strom verbrauchen, was ausreicht, um Zehntausende von Haushalten mit Strom zu versorgen! Auf globaler Ebene verbrauchen Rechenzentren schätzungsweise 1-1,3% des weltweiten Stromverbrauchs.
Es gibt verschiedene Strategien, um Rechenzentren energieeffizienter zu machen:
- Aufrüstung der Ausrüstung: Neuere Server und Speichergeräte sind im Allgemeinen energieeffizienter.
- Bessere Kühlung: Durch den Einsatz fortschrittlicher Kühltechnologien kann der Energieverbrauch erheblich gesenkt werden.
- Erneuerbare Energiequellen: Die Umstellung auf erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Solarenergie kann die Abhängigkeit vom traditionellen Stromnetz verringern.
Da der Energieverbrauch das ganze Jahr über schwankt, wird die Effizienz von Rechenzentren häufig anhand der Stromverbrauchseffektivität (PUE) gemessen. Ein niedriger PUE-Wert weist auf eine effizientere Einrichtung hin. Der PUE-Wert berücksichtigt den gesamten Energieverbrauch des Rechenzentrums und teilt ihn durch die Energie, die speziell für die IT-Ausrüstung (Server, Speicher usw.) verbraucht wird.
Die Energiemenge, die für die Versorgung eines Rechenzentrums benötigt wird, hängt von dessen Größe und Betriebsanforderungen ab. Die Antwort kann reichen von einige zehn Kilowatt (kW) für eine kleine Einrichtung auf über 100 Megawatt (MW) für ein Hyperscale-Rechenzentrum.
