Warum Digitalisierung und Nachhaltigkeit Hand in Hand gehen sollten

Ökologische Rechenpower: eine Schlüsselkomponente der Twin Transformation

In der heutigen Wirtschaft ist Rechenleistung entscheidend für den Unternehmenserfolg. Nicht nur ergeben sich durch automatisierte Prozesse und Innovationspotenziale mittels fortschrittlicher Technologien wie künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) Effizienzsteigerungen, sondern auch die Datensicherheit und die Compliance können sich verbessern. Die Fähigkeit zur flexiblen Skalierung der Recheninfrastruktur beeinflusst dabei maßgeblich die Wettbewerbsfähigkeit und die Fähigkeit, sich an sich verändernde Geschäftsanforderungen anzupassen. Die stetige Zunahme digitaler Technologien hat jedoch zu einem massiven Anstieg des Energieverbrauchs geführt: Rechenzentren weltweit sind heute für bis zu 3 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs verantwortlich und sollen bis 2030 einen Anteil von 4 Prozent erreichen. Allein in der EU ist der Stromverbrauch von Rechenzentren bereits im Jahr 2018 auf 76,8 Terawattstunden angestiegen und wird nach Schätzungen der EU-Kommission bis zum Jahr 2030 voraussichtlich um weitere 28 Prozent auf 98,5 Terawattstunden steigen.

Die Herausforderung: Effizienz trifft Nachhaltigkeit

In Anbetracht der aktuellen Entwicklungen manifestieren sich Herausforderungen in zwei Schlüsselbereichen der IT: dem Management von IT-Kosten und der Gestaltung einer umweltverträglicheren IT-Infrastruktur. Dabei ist die Modernisierung der Infrastruktur von entscheidender Bedeutung für die Reduzierung der IT-Kosten. Aufgrund des erheblichen Anteils der Energiekosten an den Betriebskosten eines Rechenzentrums können auf diesem Weg langfristige Kosteneinsparungen erzielt werden.

Die zunehmende Dringlichkeit einer nachhaltigen IT-Infrastruktur wird auch durch die gesteigerte Regulatorik immer deutlicher. Ende 2023 hat die Europäische Kommission ein Gesetz zur Steigerung der Energieeffizienz von Rechenzentren verabschiedet. Dadurch werden einheitliche Bewertungssysteme eingeführt und Standards definiert. Vor allem jedoch sind Unternehmen in der Europäischen Union durch das Gesetz verpflichtet, den Energie- und Wasserverbrauch ihrer Rechenzentren erheblich zu reduzieren und die Nutzung von Abwärme und erneuerbaren Energien zu fördern. In Deutschland schreibt das Energieeffizienzgesetz (EnEfG) vor, dass seit Beginn 2024 Betreiber von Rechenzentren den Stromverbrauch bilanziell zu 50 Prozent durch erneuerbare Energien decken. Ab Anfang 2027 verlangt der Gesetzgeber, dass der Bedarf zu 100 Prozent aus Erneuerbaren gedeckt wird.

Vor diesem Hintergrund werden im Folgenden verschiedene Strategien im Bereich der ökologischen Rechenleistung erörtert, um die Energieeffizienz innerhalb von IT-Abteilungen zu verbessern.

Strategien für grüne Datenzentren

1. Grüne Energiequellen
   Grüne Energiequellen spielen eine essenzielle Rolle in der Nachhaltigkeitsstrategie von Rechenzentren. Angesichts des global wachsenden Energiebedarfs und der Bedenken hinsichtlich des Umwelteinflusses von Rechenzentren ist die Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Photovoltaik, Windkraft und Wasserkraft essenziell. Diese Quellen tragen maßgeblich dazu bei, den CO2-Fußabdruck zu reduzieren und die Umweltauswirkungen zu minimieren.
   
   
2. Fortschrittliche Kühltechnologien
   Neue Kühlmethoden, die zur Nachhaltigkeit von Rechenzentren beitragen, umfassen eine Vielzahl innovativer Technologien. Ein Beispiel sind Flüssigkeitskühlsysteme, die im Vergleich zu herkömmlichen Luftkühlungssystemen eine höhere Energieeffizienz aufweisen. Diese Systeme nutzen Flüssigkeiten wie Wasser oder spezielle Kühlmittel, um Wärme abzuführen, was zu einer effektiveren Kühlung der Server und einer Reduzierung des Energieverbrauchs führt. Zusätzlich ermöglicht die Rückgewinnung und Nutzung der dabei entstehenden Abwärme für Heizzwecke im Gebäudemanagement einen weiteren Beitrag zur Energieeffizienz.
   Auch Energieeffizienzkennzahlen und -grade spielen eine wichtige Rolle bei der Bewertung und Auswahl von Kühlsystemen. Sie machen die Wechselwirkung zwischen den Komponenten sichtbar und zeigen Potenziale zur Verbesserung der Energieeffizienz bei der Planung und beim Betrieb von Kühlsystemen auf. Zudem gewinnen auch hybride Kühlsysteme an Bedeutung, die beispielsweise freie Kühlung mit traditionellen Kältesystemen kombinieren, um den Energieverbrauch weiter zu reduzieren. Insgesamt tragen diese innovativen Kühlmethoden dazu bei, den Energieverbrauch zu optimieren und die Nachhaltigkeit von Rechenzentren zu verbessern.
   
   
3. Energiesparende Technologien
   Neue Technologien wie KI und Virtual-Reality-Planungs- und Optimierungstools spielen eine wichtige Rolle bei der Optimierung des Energieverbrauchs in Rechenzentren und der Steigerung ihrer Effizienz. Beispielsweise kann KI auf der Basis von analysierten Daten, Echtzeitüberwachung und ML eine Prognose für zukünftige Lastspitzen erstellen und automatisch den Standby-Modus für ineffiziente oder zwischenzeitlich nicht benötigte Systeme und Ressourcen aktivieren. KI-gestützte Überwachungs-Tools mit ML analysieren Energiedaten und passen beispielsweise das Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System) automatisch an, um den Energiebedarf der Kühlsysteme in Rechenzentren zu senken.
   Einige Unternehmen setzen KI auch zur autonomen Verwaltung der HLK-Funktionen in ihren Rechenzentren zusammen mit IoT-Sensoren ein, die kontinuierlich Temperaturdaten an das System liefern. Die Software analysiert die Daten und passt das HLK-System automatisch an, um sicherzustellen, dass die Temperaturen stets auf einem optimalen Niveau bleiben. In einem Beispiel konnte durch den Einsatz dieser Technologie der Energiebedarf der Kühlsysteme in Rechenzentren um 40 Prozent gesenkt werden. Zudem enthält neuere Hardware wie Server, Switches, Racks und HVAC-Technologien in der Regel energieeffizientere Komponenten, die dazu beitragen, den Energieverbrauch zu reduzieren.
   
   
4. Cloud Computing als Schlüssellösung
   Die Cloud-Migration trägt wesentlich zur Nachhaltigkeit bei, indem sie den ökologischen Fußabdruck von Unternehmen reduziert. Dies wird erreicht, indem Firmen weniger eigene Rechenzentren betreiben müssen, was den Energieverbrauch und die Umweltbelastung deutlich verringert. Hyperscaler-Betreiber, die oft sehr energieeffiziente Rechenzentren und Kühlungssysteme nutzen, erreichen niedrige PUE-Werte (Power Usage Effectiveness). Dieser Wert, der den Gesamtenergieverbrauch eines Rechenzentrums ins Verhältnis zum Verbrauch der IT-Geräte setzt, ist ein Maßstab für Energieeffizienz. Ein idealer PUE-Wert liegt bei 1,00 . Durchschnittlich hat ein deutsches Rechenzentrum einen PUE-Wert von etwa 1,63, während große Hyperscale-Zentren Werte unter 1,20 erreichen können. Auch stehen Unternehmen mit eigenen Rechenzentren vor regulatorischen Herausforderungen in Bezug auf den PUE. Das EnEfG fordert für Rechenzentren , die vor dem 1. Juli 2026 den Betrieb aufgenommen haben, ab dem 1. Juli 2027 einen maximalen PUE-Wert von 1,50. Ab dem 1. Juli 2030 soll dieser Wert auf maximal 1,30 im Jahresdurchschnitt abgesenkt werden. Für Rechenzentren, die nach dem 1. Juli 2026 in Betrieb gehen, wird ein PUE-Wert von 1,20 vorgeschrieben.
   Durch die Verlagerung der IT-Ressourcen in die Cloud lassen sich Energiekosten stark reduzieren beziehungsweise ein aufwendiges Umrüsten von Bestandsrechenzentren wird vermieden. Zudem nutzen Hyperscaler vermehrt erneuerbare Energien, was die Umweltbelastung weiter verringert. Cloud-Migration fördert auch eine effizientere Ressourcennutzung, da Unternehmen ihre IT-Infrastruktur flexibler an den tatsächlichen Bedarf anpassen können. Dies führt zu einer weiteren Reduktion des Energieverbrauchs, da die Ressourcen nur dann genutzt werden, wenn sie benötigt werden. Insgesamt ermöglicht die Cloud-Migration eine umweltfreundlichere und energieeffizientere IT-Infrastruktur für Unternehmen.

Grüne IT als Wettbewerbsvorteil

Die Twin Transformation markiert einen Wendepunkt für Unternehmen, die sich sowohl digital als auch nachhaltig weiterentwickeln wollen. Die Fokussierung auf ökologische Rechenleistung unter Einbeziehung grüner Energiequellen und effizienter Technologien demonstriert, wie Unternehmen durch diesen Ansatz sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile erzielen können. Der Beginn eines ökologischen Wandels in Richtung grüner IT kann auch durch kleinere, wohlüberlegte Maßnahmen erfolgen, was die Erreichung beider Ziele fördert. EY bringt dabei Erfahrungen in der Analyse der Auswirkungen des Energieeffizienzgesetzes und den daraus folgenden Maßnahmen mit. Ebenso bietet EY Begleitung und Beratung zur Ausarbeitung einer zukünftigen strategischen Ausrichtung der Rechenzentren, zur technischen Analyse oder im Rahmen einer Cloud-Migration.

In der praktischen Umsetzung wird die nachhaltig positive Entwicklung durch den „Transformation Realized“-Ansatz durch EY erreicht. Der Ansatz sorgt in drei Teilen für eine erfolgreiche Transformation, indem er den menschlichen Faktor mit einer hohen Geschwindigkeit und viel Flexibilität im Projekt zusammenbringt. Der menschliche Faktor (Human@center) steht dabei stets im Vordergrund und schafft nicht nur eine integrativere Transformationslösung, sondern erhöht die Erfolgswahrscheinlichkeit einer Transformation um den Faktor 2,6 auf bis zu 73 Prozent.

Neben dem menschlichen Faktor wird die technologische Transformation mit hoher Geschwindigkeit vorangetrieben (Technology@speed), um schnell und effizient neue Technologien und Ökosysteme einsetzen zu können. Die rasche Umgestaltung veralteter Geschäfts- und Organisationsmodelle schafft eine verbesserte Kunden- und Mitarbeitererfahrung und einen deutlich gesteigerten Wert im Wachstum und der Wettbewerbsfähigkeit. Insbesondere beim Umbau bestehender Infrastruktur oder Systeme, wie es bei Datenzentrenstrategien der Fall ist, müssen die Entwicklung, Erprobung und Umsetzung flexibel gestaltet sein. Dieser Herausforderung wird mit der dritten Säule des Ansatzes (Innovation@scale) begegnet, in der typische Branchengrenzen bewusst infrage gestellt und bestehende Geschäftsmodelle zu modernen, innovativen Lösungsbringern entwickelt werden.

Ein Zusammenspiel der Twin Transformation und des „Transformation Realized“-Ansatzes sorgt besonders in sich stark verändernden Feldern wie der Transformation von Datenzentren für eine stets aktuelle und sichere Position des Unternehmens. Nachhaltigkeit wird dabei nicht als Bremse oder Einschränkung von Veränderungen verstanden, sondern fungiert als Treiber einer verantwortungsvollen Transformationsgestaltung.

Um Unternehmen beim Start ihrer Twin Transformation – nicht nur in Bezug auf Datenzentren, sondern als ganzheitlicher Wandel – zu unterstützen, hat EY einen Workshop-Ansatz entwickelt, in dem Unternehmen ein Zielbild für Prioritätsfelder ihrer Twin Transformation definieren und einen kurzfristigen Aktionsplan wie auch einen strategischen Fahrplan erarbeiten können.