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Der Ausschlag – der Energiehunger intelligenter Datenverarbeitung

Rasante technologische Fortschritte führen zu einem stark wachsenden Bedarf an intelligenter, leistungsstarker sowie sicherer Datenverarbeitung: angefangen beim Erkennen von Mustern in der privaten Musikstreaming-Nutzung über hochspezialisierte KIs, um Betrugsfälle im Finanzwesen aufzudecken, bis hin zu Deep-Learning-Bilderkennungssoftware, die Krebs und andere Krankheiten im Frühstadium entdeckt. Was jedoch wirtschaftlich einen Boom des Cloudmarktes bedeutet, ist ökologisch eine starke Belastung der Umwelt. Denn mit dem wachsenden Bedarf an Rechenleistung in Forschung, Wirtschaft und Alltag steigt auch der Verbrauch an Ressourcen und Energie, darunter der Stromverbrauch, um die dafür notwendigen IT-Infrastrukturen zu betreiben. Hinzu kommt die deutliche Zunahme von Abwärme luftgekühlter Rechenkapazitäten, die überwiegend in die Luft abgegeben wird – Potenzial, das bisher nur ungenügend ausgeschöpft wird.

Anforderungen – Effiziente Cloud-Infrastrukturen für eine nachhaltige digitale Zukunft

Um den Konflikt zwischen hoher Rechenleistung und Nachhaltigkeit aufzulösen, benötigt es innovative Technologien, welche Klimabilanzen sektorenübergreifend verbessern. Dies gelingt durch den Aufbau einer dezentralen, grünen Cloud-Infrastruktur, den Umbau bestehender IT-Infrastruktur und die Entwicklung innovativer Green-IT-Konzepte.

Durch nachhaltige Technologien wie die Direkt-Heißwasserkühlung und die Nachnutzung der Serverabwärme kann ein grüner Cloud-Betrieb ermöglicht werden. Die energieeffiziente Serverkühlung ermöglicht die Nachnutzung der Abwärme von Rechenzentren z.B. zum Heizen von Gebäuden oder über die Anbindung an Nah- und Fernwärmenetze.

Mit dem Aufbau einer dezentralen Infrastruktur kann auch in Zukunft eine energetische Optimierung über die Grenzen eines Rechenzentrums hinaus geschaffen werden. Rechenintensive KI-Lasten können nach globalen Energieeffizienzparametern an Standorten verteilt und bearbeitet werden, wo z. B. erneuerbare Energien vorhanden sind oder wo die Nachfrage für Abwärme besteht. Für die Realisierung dieser Vision bedarf es automatisierte, skalierbare und robuste Softwarelösungen, an denen wir kontinuierlich arbeiten.

Die Rolle von Partnerschaften & des Ökosystems

Mit Hilfe starker Partnerschaften können Synergien zur Steigerung der Energieeffizienz von digitalen Infrastrukturen optimal genutzt werden. So ist z. B. die Anbindung an Wärmesenken und eine effiziente Nutzung der Abwärme möglich. Im Cloud&Heat-Rechenzentrum im Eurotheum (Frankfurt) wird die Abwärme direkt vor Ort zum Beheizen der ansässigen Büro- und Konferenzräume, der Hotellerie und der Gastronomie genutzt. Ein weiteres Beispiel ist die Kooperation mit Energieunternehmen, um die Nutzung überschüssiger Wärme aus modularen KI-Rechenzentren im angrenzenden Fernwärmesystem zu ermöglichen.

Die Entwicklung von Cloud-Software für den Betrieb eines virtuellen, verteilten Rechenzentrums profitiert von fundierten Fähigkeiten und Erfahrungen. Ein Beispiel ist das Open-Source-Lifecycle-Management Yaook, dessen Entwicklung von Cloud&Heat und STACKIT initiiert wurde und mittlerweile Teil des neu gegründeten ALASCA-Vereins ist. Das Projekt ist ein wichtiger Baustein zur Realisierung der Vision von verteilten Infrastrukturen sowie der Entwicklung von Open-Source-Technologien zur Stärkung Digitaler Souveränität in Europa. Ebenfalls sind kooperative Projekte und Initiativen, die eine Standardisierung von Cloud-Komponenten anstreben (z.B. Gaia-X oder der Sovereign Cloud Stack) essenziell für die effiziente Verwaltung von heterogenen IT-Ressourcen.

Prozess zur Implementierung der Lösung

Die energetische Optimierung von digitalen Infrastrukturen ist ein kontinuierlicher Prozess. Wie bereits erwähnt, betreibt Cloud&Heat aktuell Rechenzentren, die effizient gekühlt werden und in denen die Abwärme auch sinnvoll verwendet wird. Die CO2– und Kosteneinsparungspotentiale für die Nutzung der Serverabwärme zum Heizen von Gebäuden zeigt die Modellrechnung am 111 Meter hohen Eurotheum, dem ehemaligen Sitz der Europäischen Zentralbank, in der Frankfurter Innenstadt. Unternehmen aus der Tech-Branche wie KI-Anwender nutzen hier eine an ihre individuellen Bedürfnisse angepasste IT-Infrastruktur mit höchsten Sicherheitsstandards. Jede Rechenoperation versorgt das Gebäude dank der Wasserkühlung mit Heizenergie und Warmwasser. Die Rechnung zeigt, dass durchschnittlich 40 % oder 255.000 € an Energiekosten eingespart werden. Das bedeutet eine Einsparung von 710 Tonnen CO2 – für deren Kompensation 56.800 Laubbäume erforderlich wären mit einem Flächenverbrauch von 90 Fußballfeldern in Deutschland.

Ein Fazit – Souveräne und nachhaltige Cloud für die Entwicklung von KI-Anwendungen

Wenn wir die Potenziale von KI ausschöpfen wollen, müssen wir gemeinsame Wege finden, um die negativen ökologischen Auswirkungen auf unsere Umwelt so gering wie möglich zu halten. Durch die langjährigen Erfahrungen hat Cloud&Heat ein breites Expertenwissen in unterschiedlichen Bereichen rund um Planung, Bau und Betrieb energieeffizienter, offener Cloud-Infrastrukturen erarbeitet, welche die optimalen Voraussetzungen für den Betrieb und die Entwicklung von KI-Anwendungen schaffen.

Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung unserer Technologien in einem starken Partner-Ökosystem kommen wir der Vision einer grünen und digital souveränen Cloud jeden Tag einen Schritt näher.

Mehr Informationen:
www.cloudandheat.com
https://thinkgreen.cloudandheat.com/

Whitepaper:
https://www.cloudandheat.com/wp-content/uploads/2023/03/2019-12-16_Whitepaper-Einsparpotenzial.pdf
https://www.cloudandheat.com/wp-content/uploads/2023/03/2021-CloudHeat-White-Paper-2-de-rev10.pdf

Sarah Günther ist Marketing Managerin bei Cloud&Heat Technologies. Nach ihrem Masterstudium Management & Organistaion an der TU Chemnitz, konnte Sarah schon viele Erfahrungen in der PR- und Marketingbranche u. a. in der Berliner Kommunikationsagentur Blumberry für Content, Campaigning und Consulting sammeln.