Entwicklungsperspektiven für Chinas Rechenzentren im Kontext der Klimaneutralität

Interview mit
Zhigang Luo, Deputy Chairman of CECS Big Data Working Committee, a prominent data centre industry expert

Stromverbrauch und Kohlendioxidemissionen in Chinas Rechenzentrumsbranche

Eines der zentralen Probleme unserer Zeit ist der hohe Energiebedarf. Besonders in Metropolen wie Peking, Shanghai, Guangzhou und Shenzhen bremst der enorme Energieverbrauch die Entwicklung von Rechenzentren sowie die Schaffung einer energiesparenden Gesellschaft. 
Angesichts des Widerspruchs zwischen der starken Nachfrage nach Datenkapazitäten und den strengen Anforderungen an die „doppelte Kontrolle“ des Energieverbrauchs wird es immer schwieriger, Indikatoren für neue Rechenzentren zu erhalten. Um das nationale duale Ziel zu erreichen, werden künftig kohlenstoffarme und sogar „kohlenstoffneutrale“ Rechenzentren entwickelt.

Es ist absehbar, dass die CO₂-Emissionen von Chinas Rechenzentren im Jahr 2025 früher als geplant einen Kohlenstoffspitzenwert erreichen werden, der bei etwa 100 Millionen Tonnen liegen wird. Es wird erwartet, dass viele spezifische Maßnahmen durchgeführt werden, wie beispielsweise Quellenreduzierung, natürliche Kühltechnologie, ultrahocheffiziente Geräte, intelligente Technologie, Integrationstechnologie für mehrere Stationen und umfassende Energienutzungstechnologien für Umspannwerke und Energiespeicher.

Klimaneutrale“ Positionierung für Rechenzentren

Die Verwirklichung der „Klimaneutralität“ in Rechenzentren setzt die umfassende Integration verschiedener kohlenstoffarmer Technologien und Geschäftsmodellinnovationen voraus, darunter die folgenden Punkte:

(1) Planung von Rechenzentren

Bei der Planung von Rechenzentren sollten erneuerbare Ressourcen wie Wind, Wasser und Erdwärme sowie die regionale Strom- und Wärmeerzeugung, LNG-Kühlanlagen und andere externe Umweltressourcen so weit wie möglich genutzt werden.

(2) Bau und Betrieb von Rechenzentren

Umweltfreundliche und kohlenstoffarme Konzepte sind für den Bau und Betrieb von Rechenzentren unerlässlich. Sie ermöglichen es, die Energieeffizienz und die Emissionsreduzierung von IT-Geräten, Kühlsystemen, Stromversorgungssystemen und des Gebäudes selbst kontinuierlich zu optimieren. Dafür ist zwingend erforderlich, Systeme zur Energiespeicherung und Abwärme-Rückgewinnung zu nutzen.

(3) Energieverbrauch von Rechenzentren

Natürlich werden fossile Energieträger zur Deckung des Energiebedarfs von Rechenzentren nicht ausgeschlossen. Rechenzentren können in den Bau zentraler und dezentraler Systeme zur Erzeugung erneuerbarer Energien wie Photovoltaik, Wind- und Wasserkraft investieren. Auch der Strom- und Emissionshandel sollte in vollem Umfang genutzt werden. Durch den Handel mit Kohlenstoffquoten, den Handel mit Zertifikaten zur freiwilligen Emissionsreduzierung usw. können Rechenzentren die Kohlenstoffemissionen aus der Nutzung fossiler Brennstoffe ausgleichen.

Ein Überblick über Technologien zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung für Rechenzentren auf dem Weg zur Klimaneutralität

Da die Zahl der Rechenzentren von Tag zu Tag zunimmt, geraten die lokalen Energiemärkte und Stromnetze immer stärker unter Druck. In diesem Zusammenhang ist eine starke Nachfrage nach grünen Rechenzentren zu beobachten. Die klaren Vorschriften zur Senkung des PUE-Werts in Großstädten und das knappe Angebot treiben die Entwicklung von klimafreundlich betriebenen Rechenzentren ebenfalls voran. Zu den Maßnahmen für nachhaltige Entwicklungen gehören vor allem der Einsatz erneuerbarer Energien und die Verbesserung der Energieeffizienz.

Die vier größten Herausforderungen, denen sich Rechenzentren heutzutage in Bezug auf Energieeinsparung und Emissionsreduzierung stellen müssen, sind die folgenden:

1) Robuste Bauanforderungen, zunehmend strengere lokale Richtlinien und Herausforderungen aufgrund eines geringeren Angebots werden direkt dazu führen, dass neue Rechenzentren die Leistungsbewertung nicht bestehen und die gesetzlichen Genehmigungen der Regierung für den nächsten Schritt des Baus von Rechenzentren nicht erhalten.

2) Die Komplexität des Kundengeschäfts führt zu mehr Schwierigkeiten bei der Wahl eines technischen Rahmens und energiesparender Lösungen, was zu hohen Baukosten für Rechenzentren, Investitionsverlusten, hohen Geldstrafen oder erzwungenen Nachbesserungsarbeiten aufgrund einer unzureichenden Energieeffizienz führt.

3) Die niedrige Nutzungseffizienz externer Energieressourcen wird direkt zu einem geringen Energieertrag und einer niedrigen Out-of-the-box-Quote des Rechenzentrums führen. Einige Gebiete, in denen Rechenzentren errichtet werden sollen, können nicht einmal ausreichende Wasserressourcen bereitstellen, was unmittelbar zum Scheitern des Baus von Rechenzentren führt. In dieser Situation sind eine Neubewertung der Optionen und erhebliche Kostensteigerungen sowie eine erhebliche Verzögerung des Baufortschritts unvermeidlich.

4) Die Leistungsdichte eines einzelnen Schaltschranks nimmt zu, da immer mehr immer kleinere IT-Einheiten mit hoher Rechenleistung untergebracht werden. Dadurch erhöht sich das Risiko von schwerwiegenden Ausfallzeiten. Gleichzeitig es ist zunehmend schwierig, die fehlerhafte Stelle zu finden.

Die Betreiber von Rechenzentren müssen kontinuierlich an ihrem technischen Management arbeiten. Sie sollten energiesparende und emissionsreduzierende Technologien überprüfen und einsetzen und damit grüne Rechenzentren realisieren. Das Ziel der „Klimaneutralität“ gilt auch für zukünftige Anlagen.

Folgende Technologien zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung können eingesetzt werden:

Gesamtenergiesparende Technologie für Rechenzentren

  • Vollständig vorgefertigte modulare Rechenzentrumstechnologie
  • Gesamtarchitektur mit niedriger PUE-Technologie, hoher Zuverlässigkeit und guter Verfügbarkeit
     

Stromsparende Technologie für Rechenzentren

Energiesparende Kühltechnik für Rechenzentren

  • Hocheffiziente Kaltwasser-Klimatechnik
  • Fluor-Pumpentechnik
  • Klimatechnik mit vielen Gebäudezugängen
  • Phasenwechsel-Kältespeichertechnik
  • Kühlplatten-Flüssigkeitskühltechnik
  • Flüssigkeitstauchkühlung
  • Verdunstungskühltechnologie und Nutzung natürlicher Kühlquellen
  • KI-gesteuertes Energie-Management
     

Technologie zur Ressourcenrückgewinnung in Rechenzentren

  • Abwasser-Recycling-Technologie
  • Technik zur Wärmerückgewinnung, etc.
     

Andere energiesparende Technologien

  • Intelligentes Beleuchtungssystem
  • Stromerzeugung durch Photovoltaik
  • Energiespartechnologie für IT-Server
  • Quantencomputer
  • Wasserstoff-Brennstoffzellen, etc
     

Allgemeine Entwicklungsstrategien für Chinas Rechenzentren im Kontext der Klimaneutralität

Die Rechenzentrumsbranche sollte sich proaktiv an der Einführung eines Ökostromhandelsmarktes beteiligen. Im Rahmen der aktuellen nationalen Politik und des Strommarktplans sollten Rechenzentren auf höchster Ebene das Marktsystem für die Zertifizierung von Ökostrom und den Handel mit Zertifikaten konzipieren, einführen und umsetzen und die Beteiligung am Ökostrommarkt kontinuierlich ausbauen.

Bei der Standortwahl und dem Aufbau von Rechenzentren sollten entsprechend der nationalen Entwicklungssituation in Bezug auf erneuerbare Energien Gebiete mit einer relativ vollständigen Infrastruktur in Bezug auf erneuerbare Energien für die Einrichtung von Rechenzentren bevorzugt werden.

Im Zuge der Planung und des Baus sollten Rechenzentren die Anforderungen der Endnutzer analysieren, dem Einsatz von Lösungen und Technologien, mit denen die Effizienz des Stromverbrauchs maximiert werden kann, Vorrang einräumen und Technologien mit erneuerbaren Energien zur Energiespeicherung und Notstromversorgung erforschen.

Im Rahmen des langfristigen Betriebs sollten die Rechenzentren das Kohlenstoff-Asset-Management stärken und den Anteil an erneuerbaren Energien erhöhen. Durch geplante stromsparende Sanierungen sollte die Energieeffizienz der betriebenen Rechenzentren weiter verbessert werden.

 

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