Energieeffizienz im Rechenzentrum – Herausforderungen und Fördermittel

14.09.2023

Rechenzentren erfahren weltweit ein starkes Wachstum. 2022 verzeichnete der Branchenverband Bitkom global 85,6 Millionen Server – ein rasanter Anstieg gegenüber den 58,8 Millionen Servern im Jahr 2015. Der deutsche Anteil am globalen Serverbestand ist zwar von 3,5% auf 3% gesunken, die Branche expandiert aber auch hierzulande.
Dieser Artikel beleuchtet die energetischen Herausforderungen deutscher Rechenzentren und zeigt auf, welche Fördermöglichkeiten bei Investitionen in eine verbesserte Energieeffizienz existieren.

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Das Energieeffizienzgesetz kommt – mit Verzögerung

Das Bundeskabinett hat am 19. April 2023 das Energieeffizienzgesetz verabschiedet. Jedoch konnte der Bundestag es nicht wie vorgesehen am 7. Juli ratifizieren, da er nicht beschlussfähig war. Im ursprünglichen Entwurf waren umfassende Energieeffizienzverpflichtungen für die Rechenzentrumsbranche vorgesehen, die jedoch in der späteren Fassung merklich abgemildert wurden.

Energetischer Optimierungsbedarf bleibt bestehen

Die Abschwächung des Gesetzesentwurfs wurde von der Branche mit Erleichterung zur Kenntnis genommen. Bitkom lobt den aktuellen Entwurf in einer Pressemitteilung als „praxistauglich“, kritisiert aber zugleich „die deutliche Verschärfung bei der Energieverbrauchseffektivität“.

Selbst ohne das Energieeffizienzgesetz ist die Optimierung des Energieverbrauchs aber angesichts des wachsenden Bedarfs und der hohen Energiepreise von zentraler Bedeutung. So haben Rechenzentren in Deutschland ihren Energieverbrauch von 2010 bis 2022 trotz merklicher Fortschritte bei der Energieeffizienzsteigerung um 70% auf 18 Mrd. kWh jährlich erhöht. Prognosen zeigen, dass der Bedarf bis 2030 auf bis zu 34 Mrd. kWh ansteigen könnte.

Parallel dazu sind die Stromkosten für deutsche Großrechenzentren auf durchschnittlich rund 25 ct/kWh gestiegen, für kleine auf ca. 30 ct/kWh – und zwar trotz der Abschaffung der EEG-Umlage im Jahr 2022. Die Mehrbelastung deutscher Rechenzentren wird auf ca. 1,8 Milliarden Euro geschätzt.

Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in Rechenzentren

Ansatzpunkte zur Verbesserung der Energieeffizienz können sein:

• Kühlungsoptimierung: Hier sind vor allem das Kaltgang-Warmgang-Prinzip und verschiedene Kühlkonzepte relevant. Während das Kaltgang-Warmgang-Prinzip die Luftströme innerhalb des Rechenzentrums effizienter gestaltet, können Flüssigkeitskühlung, Hot-/Cold-Aisle-Containment und freie Kühlung den Energieverbrauch weiter senken.
• Energiemanagement und -überwachung: Der Einsatz von Power Distribution Units (PDUs) und intelligenter Messtechnik spielt eine zentrale Rolle. Durch regelmäßige Überwachung und Anpassung können ineffiziente Prozesse erkannt und optimiert werden.
• Serverkonsolidierung und Virtualisierung: Diese beiden Ansätze reduzieren nicht nur den physischen Platzbedarf, sondern auch den Energieverbrauch. Durch die Konsolidierung können ältere, ineffiziente Server ausgemustert und durch leistungsfähigere, energieeffizientere Modelle ersetzt werden. Gleichzeitig ermöglicht die Virtualisierung, dass mehrere virtuelle Server auf einem physischen Server laufen, wodurch Ressourcen effizienter genutzt werden.

Fördermittel für Investitionen in Energieeffizienz

Durch die Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft profitieren Unternehmen bei Investitionen in energieeffiziente Rechenzentrums-Technik von bis zu 65% Unterstützung. Anträge können entweder als direkter Zuschuss beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) oder als Kredit mit Tilgungszuschuss bei der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gestellt werden. Besonders relevant aus den sechs Fördermodulen sind Modul 2 (Prozesswärme aus Erneuerbaren Energien), Modul 3 (MSR, Sensorik und Energiemanagement-Software) und Modul 4 (Energie- und ressourcenbezogene Optimierung von Anlagen und Prozessen).

Förderung durch Modul 2: Kühlungsoptimierung

In Modul 2 werden neben Technologien wie Solarkollektoren, Tiefengeothermie und Biomasseanlagen auch Wärmepumpen gefördert. Die Kühlungsoptimierung in Rechenzentren kann unter dieses Modul fallen, wenn beispielsweise Wärmepumpen oder andere erneuerbare Technologien zur Kühlung eingesetzt werden und die hierdurch abgeführte Wärme dann für industrielle Prozesse genutzt wird. Neben den direkten Investitionskosten sind auch Machbarkeitsabschätzungen, Planungen sowie Installations- und Montagekosten förderfähig.

Förderhöhe: Unternehmen können bis zu 65% ihrer förderfähigen Investitionskosten als Zuschuss erhalten, wobei die maximale Förderung 15 Millionen Euro pro Investitionsvorhaben beträgt.

Förderung durch Modul 3: Energiemanagement und -überwachung

Modul 3 zielt darauf ab, Unternehmen bei der Implementierung eines effizienten Energiemanagements zu unterstützen. Für Rechenzentren ist es besonders relevant, da es die Anschaffung von Energiemanagement-Software, Sensoren und Steuerungstechnik fördert. Solche Technologien ermöglichen es Rechenzentren, den Energieverbrauch in Echtzeit zu überwachen, ineffiziente Prozesse zu identifizieren und gezielte Optimierungen vorzunehmen. Zusätzlich zu den Technologien deckt das Modul auch Schulungskosten ab, wodurch es für Rechenzentren finanziell attraktiver wird, in diese Innovationen zu investieren.

Förderhöhe: Hier liegt die maximale Förderung ebenfalls bei 15 Millionen Euro pro Investitionsvorhaben, jedoch werden nur bis zu 50% der förderfähigen Investitionskosten übernommen.

Förderung durch Modul 4: Vielfältige Möglichkeiten

Modul 4 unterstützt Maßnahmen, die die Energie- und Ressourceneffizienz in industriellen und gewerblichen Betrieben steigern. Der Ansatz von Modul 4 ist technologieoffen. Dies bedeutet, dass es nicht auf spezifische Technologien beschränkt ist und auch Maßnahmen beinhalten kann, die unter Modul 1, 2, 3 und 6 aufgeführt sind.

Investitionen in Energieeinsparung, die nicht durch die Module 2 und 3 abgedeckt sind, könnten eventuell durch Modul 4 gefördert werden. Dies sollte in einem Energieberatungsgespräch geklärt werden. Für eine Förderung in Modul 4 ist ein Energiesparkonzept erforderlich, das von einer vom BAFA zugelassenen Person erstellt wurde. Auch die Kosten für dieses Konzept können gefördert werden.

Förderhöhe: Auch hier gilt die Begrenzung auf eine maximale Förderung von 15 Millionen Euro pro Investitionsvorhaben und eine Förderung von bis zu 50 Prozent der förderfähigen Kosten. Die maximale Förderquote wird nach der Unternehmensgröße gestaffelt.

• Große Unternehmen: Max. 30%
• Mittlere Unternehmen (MU): Max. 40%
• Kleine Unternehmen (KU): Max. 50%

Zusätzlich wird die Förderhöhe durch das CO2-Einsparpotenzial der beantragten Maßnahme begrenzt. Auch hier findet eine Staffelung nach Unternehmensgröße statt.

• Große Unternehmen: 500 €/Tonne
• Mittlere Unternehmen (MU): 900 €/Tonne
• Kleine Unternehmen (KU): 1.200 €/Tonne

Bei Maßnahmen zur außerbetrieblichen Abwärmenutzung kann diese Quote nochmals um bis zu 10 Prozentpunkte erhöht werden, vorausgesetzt das CO2-Einsparpotenzial ist ausreichend hoch und die Regelungen der gewählten Verordnung lassen dies zu.

Ausblick: Risiken und Chancen für Rechenzentren

In der digitalen Ära konfrontieren steigender Datenverkehr, hohe Energiekosten und Umweltschutz Rechenzentren mit erheblichen Anforderungen. Doch hierin liegen auch Chancen: Durch Investitionen in innovative Technologien können sie effizienter und zukunftsorientierter agieren. Die staatlichen Fördermodule zeigen, dass das Potenzial von Rechenzentren erkannt wird. Unternehmen, die diese nutzen, können sowohl finanziell profitieren als auch zum Klimaschutz beitragen. Trotz der sichtbaren Herausforderungen sind Rechenzentren mit den richtigen Strategien und Fördermitteln gut positioniert, um als Pioniere in einem nachhaltigen Technikzeitalter zu glänzen.