Der Bezug von Cloud-Services gilt grundsätzlich als energiesparender und nachhaltiger als der Betrieb einer eigenen IT-Infrastruktur vor Ort. Setzen Cloud-Nutzer außerdem auf einen klimabewussten Provider, schonen sie damit nicht nur die Umwelt, sondern auch ihren Geldbeutel.
Die zunehmende Digitalisierung hat ihren Preis: Neue Technologien und ihr breiter Einsatz erfordern immer mehr Rechenleistung und damit Energie – im Hinblick auf den Klimaschutz eine problematische Entwicklung. Viele IT-Verantwortliche bemühen sich deshalb, ihre eigenen Rechenzentren möglichst stromsparend und klimafreundlich zu betreiben. Sie stehen damit im Vergleich zu Cloud-Anbietern allerdings auf relativ verlorenem Posten.
Cloud-Rechenzentren haben On-Premise-Rechenzentren einiges voraus, was Nachhaltigkeit und Klimaschutz betrifft: Während Unternehmen mit eigenen Rechenzentren einen hohen finanziellen und technischen Aufwand betreiben müssen, um energiesparend und klimaschonend zu agieren, fällt das Cloud-Providern – systembedingt – deutlich leichter.
Davon profitieren die Kunden der Cloud-Anbieter: Bei Unternehmen, die stark auf die Cloud setzen, spart allein schon der Wegfall der eng getakteten Hardware-Erneuerungszyklen im großen Stil Geld und schont die Umwelt. Schließlich müssen für den Bezug von Cloud-Services keine zusätzlichen Anschaffungen getätigt werden. Vor allem lassen sich mit Cloud Computing IT-Ressourcen umweltschonender und nachhaltiger nutzen als in eigenen, lokal betriebenen Rechenzentren, was eine ganze Reihe von Studien bestätigen. So heißt es beim Branchenverband Bitkom, dass der Betrieb von Servern, Speichern und Anwendungen in einem großen Rechenzentrum in der Regel effizienter ist als der Betrieb dieser Infrastruktur vor Ort. Zu dem gleichen Schluss kommt IDC in dem Executive-Briefing “Greening of and by IT”.
Das US Department of Energy hat in einem Modell den Energiebedarf lokaler Anwendungen mit Cloud-basierten Applikationen verglichen. Die Forscher kamen zum Ergebnis, dass Cloud Computing das Potenzial hat, den Verbrauch von Energie und damit auch von Ressourcen zu verringern. So ergaben die Berechnungen, dass sich theoretisch bis zu 87 Prozent des Energiebedarfs einsparen lassen. Eine detaillierte Analyse zu „Umweltwirkungen des Cloud Computing“ hat das Umweltbundesamt mit der 200-seitigen Broschüre Green Cloud Computing vorgelegt.
Bessere Ressourcennutzung
Mehrere Faktoren sorgen dafür, dass der Bezug von Cloud-Services energie- und klimaschonender ist als die lokale IT – und durch klimabewusste Provider noch verstärkt werden kann. Ein Faktor ist die bessere Ressourcennutzung. In der Cloud werden weniger physische Server benötigt und deren Kapazitäten ungleich stärker und effizienter eingesetzt.
So erlaubt es die Virtualisierung von Servern, mehrere virtuelle Maschinen auf einer physischen Maschine auszuführen, was die Auslastung der Hardware verbessert und den Bedarf an Hardware reduziert. Für Umwelt und Energie hat das drei Konsequenzen: Zum einen lässt sich mit der Reduzierung auf wenige physische Server der Energieverbrauch senken, zum anderen benötigen weniger physische Server weniger Platz im Rechenzentrum und führen so zu geringeren Anforderungen an die Kühlung. Darüber hinaus tragen der geringere Energie- und Ressourcenbedarf zur Verkleinerung des ökologischen Fußabdrucks bei.
Die im Cloud-Bereich typische dynamische Skalierung, die nur jene IT-Ressourcen aktiviert, die gerade benötigt werden, sorgt ebenfalls für eine bessere Energiebilanz. Dynamische Skalierung verhindert eine Energie-ineffiziente Überprovisionierung – es müssen keine Rechenprozesse auf Reserve gehalten werden. Unbenutzte Server oder virtuelle Maschinen können heruntergefahren werden, was den Stromverbrauch und den damit verbundenen Kühlungsbedarf senkt. Die Lastverteilung ermöglicht zudem, dass eher unkritische Rechenprozesse nur dann laufen, wenn die Wichtigen gerade Pause haben oder nicht so viel Kapazität benötigen.
Gesteigerte Hardware-Effizienz
Ein weiterer Unterschied zu lokaler IT: Da Betreiber von Rechenzentren einen erheblichen Teil ihrer Betriebskosten für den Stromverbrauch ihrer Hardware aufwenden müssen – mehr als die typische IT-Abteilung eines Unternehmens – besteht ein starker finanzieller Anreiz, dieses hocheffizient zu betreiben. Sie setzen deshalb im großen Stil auf möglichst aktuelle, energieoptimierte Hardware.
Bevorzugt werden Prozessoren, Speicher und Netzwerkgeräte, die unter Last nur ein Minimum an Energie verbrauchen. Energiesparende Prozessoren verwenden beispielsweise fortschrittliche Fertigungstechnologien, um niedrigere Betriebsspannungen zu ermöglichen, was den Energiebedarf reduziert, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Energieeffiziente Speicher setzen auf Technologien wie Low-Power-DDR-RAM oder Flash-Speicher, die im Vergleich zu traditionellen Festplattenlaufwerken weniger Strom verbrauchen und schneller zugänglich sind. Das trägt zur Reduzierung des Energiebedarfs bei gleichzeitiger Steigerung der Datenzugriffsgeschwindigkeit bei.
Netzwerkgeräte können so entwickelt werden, dass sie im Leerlaufmodus weniger Strom verbrauchen oder intelligente Schaltungsmechanismen verwenden, um den Energieverbrauch an die aktuelle Netzwerkauslastung anzupassen.
Fortschrittliche Kühlkonzepte
Rechenzentrumsbetreiber integrieren aber nicht nur zeitnah die Innovationen der Hardware-Hersteller, sondern agieren oft selbst innovativ oder fördern Innovationen. Sie passen häufig ihre Hardware an, um eine schlankere Betriebsweise zu ermöglichen. Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz speziell entwickelter Server, die nur die essentiellen Komponenten für den Betrieb beinhalten. Durch den Verzicht etwa auf ein Gehäuse lassen sich diese Rechner nahtlos in den Kühlprozess des Rechenzentrums integrieren.
Zusätzlich werden häufig spezialisierte Kühlkonzepte eingesetzt. Moderne Ansätze wie das „On-Chip-Cooling“ nutzen direkte Flüssigkeitskühlung der Chips, um einen Großteil der Wärmeabgabe von Servern und Speichersystemen zu bewältigen. Verschiedene Lösungen für diese direkte Prozessorkühlung können in nächster Zeit Standard werden.
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Kühlmethoden für die Rechenzentren sind im lokalen IT-Betrieb vor Ort trotz ihrer prinzipiellen Verfügbarkeit ebenfalls noch kaum verbreitet. Im Gegensatz zu On-Premise-Betreibern werden sie aber bei vielen Cloud-Anbietern genutzt. Die Kühlverfahren erlauben größere Temperaturschwankungen und erzielen so erhebliche Einsparungen bei Strom- und Wasserverbrauch. So lassen sich Rechenzentren in Irland und Schweden zu 95 Prozent des Jahres ohne Kühlwasser betreiben. Zusätzlich können die Gebäude, die die Server beherbergen, energieeffizient gestaltet werden.
Grüner Strom
Schließlich haben Betreiber von Cloud-Rechenzentren in der Regel ungleich mehr Möglichkeiten zur Nutzung erneuerbarer Energien. Da sie oft Strom nicht nur für ein einzelnes Rechenzentrum beziehen, sondern gleich für mehrere, können sie besonders vorteilhafte Konditionen für den Bezug von grünem Strom aushandeln. Auf diese Weise betreiben immer mehr Cloud-Provider ihre Rechenzentren mit 100 Prozent erneuerbarer Energie.
Manche größeren Cloud-Anbieter platzieren ihre Rechenzentren in Regionen, die über reichlich natürliche Ressourcen wie Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft als Energiequelle verfügen – beispielsweise in der Nähe von Offshore-Windparks. In einigen Fällen errichten und verwalten sie auch eigene Solarenergie- und Windkraftanlagen.
Viele Betreiber von Cloud-Rechenzentren lassen sich Konzepte und Innovationen einfallen, um den CO2-Abdruck so gering wie möglich zu halten. Manche nutzen beispielsweise die entstehende Abwärme mit dem Ziel, ihre gesamte CO2-Bilanz auszugleichen.
Besonders ambitionierte Provider gehen noch einen Schritt weiter, um die Auswirkungen auf die Umwelt auf ein Minimum zu beschränken: Sie beteiligen sich an Innovations- und Entwicklungsprojekten für Technologien zur CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre oder setzen Programme um, die Trinkwasservorkommen schützen, Abfall vermeiden und recyceln sowie Lebensräume und Artenvielfalt erhalten. Bei allen Maßnahmen für den Schutz von Umwelt und Klima sollte man nicht vergessen, dass Rechenzentren zwar einen hohen Energiebedarf haben, gleichzeitig aber für die heutige digitale Welt unverzichtbar geworden sind.
FAZIT
Egal ob IT-Auslastung, Strombedarf oder Hardware-Beschaffung: Cloud-Anbieter haben ganz andere Möglichkeiten, energieeffiziente Rechenzentren aufzubauen als ein typisches IT-Anwender-Unternehmen. Cloud-Kunden können davon in vielerlei Hinsicht profitieren, indem sie gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe schlagen: Sie können ihre IT effizienter, nachhaltiger und klimafreundlicher aufstellen – und gleichzeitig Kosten sparen.