Nachhaltige Rechenzentren: Leitfaden für Kohlenstoffneutralität und geringere Umweltbelastung

Rechenzentren sind unverzichtbare, unternehmenskritische Einrichtungen, die zahlreiche Bereiche des modernen Lebens ermöglichen – und ihr Umfang nimmt stetig zu. Dadurch steigt auch der Strombedarf rapide: Laut Boston Consulting Group (BCG) wird er bis 2028 voraussichtlich 130 GW erreichen, was rund 3 % des weltweiten Gesamtverbrauchs entspricht. Mit diesem anhaltenden Wachstum wächst zugleich die Sorge um die ökologischen Auswirkungen.

Bleiben diese Herausforderungen ungelöst, könnte das notwendige Wachstum von Rechenzentren durch regulatorische Hürden und negative öffentliche Reaktionen erheblich gebremst werden. Der erstmals vorgelegte Bericht “Developing sustainable data centres” von Ramboll greift diese Bedenken umfassend auf und präsentiert einen ganzheitlichen, detaillierten und mehrdimensionalen Ansatz zur Verringerung der Klimaauswirkungen von Rechenzentren.

"Der weltweite Boom beim Bau von Rechenzentren, angetrieben durch den Aufstieg der künstlichen Intelligenz, führt zu einer beispiellosen Stromnachfrage und trägt erheblich zu globalen Treibhausgasemissionen, erhöhtem Wasserverbrauch, Abfallaufkommen, Lebensraumverlust und Ressourcenerschöpfung bei.", sagt Ed Ansett, Global Director of Technology and Innovation bei Ramboll. "Diese Herausforderungen lassen sich bewältigen und abschwächen, wenn Rechenzentren von Anfang an unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeit, Biodiversität und Kreislaufwirtschaft konzipiert werden."

Damit die nächste Generation von Rechenzentren die Umwelt weniger belastet, müssen zentrale Aspekte ihrer Planung und ihres Betriebs konsequent an den Grundsätzen von Nachhaltigkeit, Biodiversität und Kreislaufwirtschaft ausgerichtet werden. In unserem Whitepaper werden diese Aspekte Schritt für Schritt analysiert, und Betreiber erhalten konkrete Handlungsempfehlungen zur Umgestaltung ihrer Rechenzentren und zur Minimierung negativer Umweltauswirkungen.

Wie können Rechenzentren nachhaltiger werden?

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) entfielen im Jahr 2024 rund 1,5 % des weltweiten Stromverbrauchs auf Rechenzentren, und bis 2030 wird sich dieser Anteil voraussichtlich verdoppeln. Aufgrund des hohen Energieverbrauchs stellt der operative Kohlenstoff die wichtigste Komponente des gesamten CO₂-Fußabdrucks von Rechenzentren dar. Der Bericht zeigt, dass ein operativer CO₂-Benchmark von Net Zero durch optimierte Energieeffizienz, den Einsatz erneuerbarer Energien, die Wiederverwendung und den Export von Energie sowie durch Lastmanagement erreicht werden kann.

Der in der Struktur und den Materialien von Rechenzentren gebundene Kohlenstoff lässt sich durch den Einsatz von kohlenstoffarmem Stahl und Beton, regionalen Materialien oder wiederverwendeten Baustoffen aus stillgelegten Gebäuden reduzieren.

Die Berücksichtigung von Biodiversitätsaspekten bei Planung, Entwurf, Bau und Betrieb von Rechenzentren ist entscheidend, um negative Auswirkungen auf Ökosysteme zu minimieren, bestehende Lebensräume zu schützen und die Artenvielfalt in und um die Anlagen zu fördern.

Empfohlen wird beispielsweise, frühzeitig ökologische Erhebungen durchzuführen, um geschützte Arten, Lebensräume und ökologische Korridore zu identifizieren, und Landschaftsarchitekten frühzeitig in den Planungsprozess einzubeziehen, um die Standortwahl optimal zu gestalten.

Rechenzentren können ihren ökologischen Fußabdruck weiter reduzieren, indem sie Prinzipien der Kreislaufwirtschaft umsetzen. Ein empfehlenswerter Maßstab ist, dass alle verwendeten Materialien wiederverwendet, wiederverwendbar oder recycelbar sind, ohne dass sie auf Deponien oder in Verbrennungsanlagen landen.

Darüber hinaus können Rechenzentren erhebliche Mengen Wasser verbrauchen, was insbesondere in wasserarmen Regionen problematisch ist. Dem kann durch eine umfassende Wasserneutralität begegnet werden, die durch Strategien zur Reduzierung und Wiederverwendung von Wasser erreicht wird. Betreiber sollten wasserbasierte Kühlungssysteme vermeiden, die Konzentrationszyklen maximieren und zusätzliche Wasserressourcen wie Regenwasser nutzen.

„Für Eigentümer von Rechenzentren ergeben sich wirtschaftliche Vorteile, wenn sie auf Kreislaufverfahren setzen“, erklärt Ed Ansett. „Das einzige physische Nebenprodukt des Energieverbrauchs von Rechenzentren ist beispielsweise Wärme, die bislang ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben wurde. Rechenzentren sind daher in einer hervorragenden Position, diese Energie sinnvoll zu exportieren, anstatt sie zu verschwenden.

Häufig gestellte Fragen zu nachhaltigen Rechenzentren

Die Menge an Kohlenstoff, die ein Rechenzentrum erzeugt, hängt von dem Energiemix ab, mit dem es betrieben wird. Bei der Verwendung fossiler Brennstoffe wird mehr Kohlenstoff erzeugt.

Mit Kohle betriebene Rechenzentren erzeugen zum Beispiel 975g CO₂e/kWh, mit Öl betriebene Rechenzentren 775g CO₂e/kWh. Mit Erdgas betriebene Rechenzentren erzeugen bis zu 550g CO₂e/kWh.

Durch den Einsatz erneuerbarer Energien lässt sich die Menge des beim Betrieb von Rechenzentren erzeugten Kohlendioxids erheblich reduzieren. Mit Windkraft betriebene Rechenzentren produzieren die geringste Menge an Kohlendioxid, nämlich nur 5g CO₂e/kWh.

Ein NetZero-Rechenzentrum ist ein Rechenzentrum, das keine Netto-Treibhausgasemissionen erzeugt. Dies kann durch die Verringerung des gebundenen Kohlenstoffs, die Verringerung des operativen Kohlenstoffs durch Maßnahmen wie den Einsatz erneuerbarer Energien, den Kohlenstoffausgleich oder eine Mischung aus allen drei Möglichkeiten erreicht werden.

Ein energieeffizientes Design kann den Energieverbrauch eines Rechenzentrums während seines gesamten Lebenszyklus verringern. Alternative Kühllösungen wie wie Flüssigkeitskühlung, Kalt-/Warmgang-Einhausung oder Freiluftkühlung können den Energieverbrauch eines Rechenzentrums ebenfalls senken.

Die Nutzung natürlicher Bedingungen zur Kühlung von Rechenzentren verringert deren Abhängigkeit von mechanischen Kühlsystemen, wodurch Energie gespart und die Auswirkungen auf die Umwelt verringert werden. Bei luftseitigen Economisern wird Außenluft zur Kühlung von Rechenzentren verwendet, während bei wasserseitigen Economisern gekühltes Wasser zum Einsatz kommt.

Lesen Sie unser Whitepaper und erfahren Sie mehr über einen ganzheitlichen Ansatz zur Dekarbonisierung von Rechenzentren und die Schritte, die Sie unternehmen können, um deren Umweltauswirkungen zu reduzieren.