© 2019 Deutscher Bundestag WD 8 - 3000 - 041/19 Energieverbrauch von Rechenzentren Sachstand Wissenschaftliche Dienste Die Wissenschaftlichen Dienste des Deutschen Bundestages unterstützen die Mitglieder des Deutschen Bundestages bei ihrer mandatsbezogenen Tätigkeit. Ihre Arbeiten geben nicht die Auffassung des Deutschen Bundestages, eines seiner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantwortung der Verfasserinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste geben nur den zum Zeitpunkt der Erstellung des Textes aktuellen Stand wieder und stellen eine individuelle Auftragsarbeit für einen Abgeordneten des Bundestages dar. Die Arbeiten können der Geheimschutzordnung des Bundestages unterliegende, geschützte oder andere nicht zur Veröffentlichung geeignete Informationen enthalten. Eine beabsichtigte Weitergabe oder Veröffentlichung ist vorab dem jeweiligen Fachbereich anzuzeigen und nur mit Angabe der Quelle zulässig. Der Fachbereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen. Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 2 Energieverbrauch von Rechenzentren Aktenzeichen: WD 8 - 3000 - 041/19 Abschluss der Arbeit: 17.4.2019 Fachbereich: WD 8: Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 3 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 4 2. Energieverbrauch deutscher Rechenzentren 4 3. Ökobilanzierung von Rechenzentren in Deutschland 11 4. Beispiel Energieverbrauch US-amerikanischer IT-Systeme 12 5. Initiativen zur Verbesserung der Energieeffizienz von Rechenzentren 14 6. Fazit 16 7. Quellenverzeichnis 17 Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 4 1. Einleitung Rechenzentren bestehen aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten, die ein gemeinsames System bilden. Je nach Größe und Zweck eines Rechenzentrums kann der Aufbau sehr unterschiedlich sein. Server, Speicher und Netzwerk sind ebenso für den Betrieb der IKT (Informations- und Kommunikationstechnik) notwendig, wie beispielsweise Kühlung/Klimatisierung, Stromversorgung und sonstige Infrastruktur, wie z.B. Brandschutzeinrichtungen oder Beleuchtung. Das Umweltbundesamt beschreibt im Jahr 2014 den Energieverbrauch von Rechenzentren anschaulich mit „Deutsche Rechenzentren verbrauchen so viel Strom, wie vier mittelgroße Kraftwerke produzieren“ oder „Die weltweite IT-Branche produziert so viel CO2 wie der gesamte Flugverkehr “.1 Schätzungen gehen davon aus, dass der Anteil der IT-Systeme der Europäischen Union am weltweiten Energiebedarf der Rechenzentren bei etwa 23 % liegt. Deutschland, Großbritannien und Frankreich stellen insgesamt über 60 % der Rechenzentrumskapazitäten in der Europäischen Union zur Verfügung. Dabei hat Deutschland den größten Anteil von etwa 25 %. Auf Rang zwei und drei folgen das Vereinigte Königreich (22 %) und Frankreich (15 %).2 In Europa verbrauchen Rechenzentren rund 33 Prozent des Stroms der gesamten Informationsund Kommunikationstechnik.3 Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Schätzungen zum Energieverbrauch von Rechenzentren, in Deutschland und im europäischen und internationalen Kontext. 2. Energieverbrauch deutscher Rechenzentren Nach Aussage des „Blauen Engels“ verbrauchen Server und Rechenzentren jährlich mehr als 9,1 TWh4 Strom und dies mit steigender Tendenz (s. Abbildung).5 Ein wichtiger Trend ist beispielsweise die rasant steigende Datenmenge in allen IKT-Anwendungsbereichen. „Für private 1 Umweltbundesamt (UBA), Blauer Engel (2014). Vortrag „Gut für Ihr Rechenzentrum. Gut für die Umwelt.“, https://produktinfo.blauer-engel.de/uploads/raluz_uz/2014-03-10_Der_Blaue_Engel_fuer_Rechenzentren.zip 2 Hintemann, R., Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH (2015). „Energy consumption of data centers continues to increase – 2015 update“,https://www.borderstep.de/wp-content/uploads/2015/01/Borderstep _Energy_Consumption_2015_Data_Centers_16_12_2015.pdf 3 Umweltbundesamt (UBA) (2015). „Neuer „Blauer Engel“ für Rechenzentren Energieverbrauch muss weiter sinken – Kühlung künftig ohne Halogene“, https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/478/dokumente /pi-2015-10_neuer_blauer_engel_fuer_rechenzentren_1.pdf, Pressemittelung vom 17.3.2015 4 Umrechnung: 1 TWh = 109 kWh = 1 Mrd. kWh 5 Blauer Engel „Energieeffizienter Rechenzentrenbetrieb“, https://www.blauer-engel.de/de/produktwelt/elektrogeraete /rechenzentren Umweltbundesamt (UBA), Blauer Engel (2014). Vortrag „Gut für Ihr Rechenzentrum. Gut für die Umwelt.“, https://produktinfo.blauer-engel.de/uploads/raluz_uz/2014-03-10_Der_Blaue_Engel_fuer_Rechenzentren.zip Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 5 Anwendungen wird dies überwiegend durch Streaming-Dienste (Video on Demand) bei gleichzeitig steigenden Auflösungen […] aber auch zunehmende Nutzung von Social Media-Plattformen , Cloud-Diensten und Videotelefonie verursacht. Gerade die Einführung legaler Streaming- Dienste, wie z.B. Netflix und Amazon Prime, hat in letzter Zeit nochmal zu einem Anstieg geführt . Laut Cisco werden 2019 über 95 % des Video-on-Demand Datenverkehrs von Full HD und Ultra HD Videos verursacht. Hier greifen die wachsende Bandbreitenverfügbarkeit und die verbesserte Bildschirmtechnologie Hand in Hand. Neben Filmen wird auch Musik immer häufiger per streaming abgerufen (Internetradio) - sowohl auf stationären als auch mobilen Geräten. Viele mobile Anwendungen für Smartphones und Tablet PCs (Apps) sind Push-Dienste, die Aktualisierungen in kurzen Zeitintervallen beinhalten.“6 Eine Prognose des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) und des Borderstep Instituts schätzt, dass der elektrische Energiebedarf der Rechenzentren einschließlich der Server-, Speicher- und Netzwerktechnik sowie wesentlicher Infrastruktursysteme, der im Jahr 2015 etwa 12 TWh/a beträgt, bis zum Jahr 2025 auf ca. 16,4 TWh/a ansteigen wird. „Diese recht lineare Steigerung ist maßgeblich auf eine Erhöhung des Energiebedarfs von Servern, Storage und Netzwerktechnik von 7,1 TWh/a im Jahr 2015 auf 10,9 TWh/a im Jahr 2025 zurückzuführen. Durch den starken Zuwachs der Nachfrage an Rechenleistungen in Rechenzentren wird vor allem der Energiebedarf der Server in diesem Zeitraum um über 60 % auf 7,0 TWh ansteigen. Im Spei- Abbildung: Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH in BITKOM (2015). „Leitfaden Energieeffizienz in Rechenzentren“, https://www.bitkom.org/sites/default/files/pdf/noindex/Publikationen /2015/Leitfaden/LF-Energieeffizienz-in-Rechenzentren/150911-LF-Energieeffizienz-in-RZ.pdf, Seite 9 6 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland -abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Seite 40 Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 6 chersegment nimmt der Bedarf an Speicherkapazität besonders stark zu, durch neue Technologien wird der Hardwarezuwachs aber etwas ausgeglichen und der Energiebedarf steigt zwischen 2010 und 2015 um knapp 40 %.“ Im Allgemeinen soll sich die Energieeffizienz aller IT- und Infrastruktursysteme verbessern und damit den Anstieg des Energiebedarfs der Rechenzentren begrenzen .7 Nach einer Analyse der BITKOM zeigt sich zum Energieverbrauch von Rechenzentren „dass durchschnittlich immer noch nur etwas mehr als die Hälfte des Energiebedarfs durch die eigentliche IT bedingt ist. Den anderen Teil verbraucht die zusätzlich benötigte Infrastruktur wie zum Beispiel Klimatisierung und unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV).“8 Die folgende Abbildung verdeutlicht den Energiebedarf für verschiedene Bereiche der Rechenzentren für die Zeit von 2010 bis 2025.9 7 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland -abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Seite 41 8 BITKOM (2015). „Leitfaden Energieeffizienz in Rechenzentren“, https://www.bitkom.org/sites/default/files /pdf/noindex/Publikationen/2015/Leitfaden/LF-Energieeffizienz-in-Rechenzentren/150911-LF-Energieeffizienz -in-RZ.pdf, Seite 11 9 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland -abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Seite 42 Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 7 Nach einer Analyse des Borderstep Instituts benötigten die Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2016 insgesamt 12,4 Mrd. kWh und 2017 13,2 Mrd. kWh Strom. Der Energiebedarf der Rechenzentren in Deutschland hat sich nach Aussage der Analysten zwischen 2010 und 2017 um 25 % erhöht. Der Stromverbrauch der IT-Komponenten in den Rechenzentren ist von 5,8 Mrd. kWh im Jahr 2010 auf 7,9 Mrd. kWh im Jahr 2017 angestiegen. Der Strombedarf der Rechenzentrumsinfrastruktur stieg demgegenüber nur wenig an: von 4,7 Mrd. kWh im Jahr 2010 auf 5,3 Mrd. kWh im Jahr 2017. Die folgenden drei Grafiken verdeutlichen die Entwicklung des Energiebedarfs einzelner IT-Bereiche für Deutschland (für die Jahre 2010 bis 2017), Österreich und der Schweiz (2010 bis 2016) und weltweit (2010 bis 2015).10 10 Hintemann, R., Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH (2017). „Rechenzentrumsmarkt boomt in Deutschland, Österreich und der Schweiz – Trotz verbesserter Energieeffizienz steigt der Energiebedarf deutscher Rechenzentren im Jahr 2016“, https://www.borderstep.de/wp-content/uploads/2017/03/Borderstep _Rechenzentren_2016.pdf Hintemann, R., Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH (2018). Digitalisierung treibt Strombedarf von Rechenzentren Boom führt zu deutlich steigendem Energiebedarf der Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2017“, https://www.borderstep.de/wp-content/uploads/2018/12/Borderstep-Rechenzentren -2017-final-Stand_Dez_2018.pdf Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 8 Die Angaben zum Energieverbrauch sind davon abhängig, welche Sektoren die Analysten in ihre Betrachtung einbezogen haben. Analysen zum Einfluss der Cloud-Dienste zeigen, dass der Energieverbrauch des Netzwerkbereichs und der Datencenter für den Zeitraum 2010 bis 2025 für Deutschland um 89 % bzw. 56 % ansteigen wird. Der globale Anstieg wird im Vergleich dazu auf 142 % bzw. 107 % geschätzt. Ein Teil des zusätzlichen Energieverbrauchs wird dabei durch die steigende Digitalisierung und Vernetzung (Internet of Things, (IoT) bzw. Industrial Internet of Things, (IIoT)) und der größte Teil durch die wachsenden Cloud-Dienste begründet. Die folgenden Tabellen beziffern die Schätzungen verschiedener IT-Sektoren für Deutschland für die Jahre Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 9 2010 und 2015 im weltweiten Vergleich und die Schätzungen für Deutschland für die Jahre 2020 und 2025. Demnach sind Server und Datensysteme die größten Energieverbraucher.11 11 Hintemann, R., Clausen, J., Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH (2018). „Green Cloud? The current and future development of energy consumption by data centers, networks and end-user devices“, https://www.borderstep.de/wp-content/uploads/2016/09/ICT4S-Hintemann-Clausen-Green-Cloud-final- 2016.pdf L. Stobbe, M. Proske, H. Zedel, R. Hintemann, J. Clausen, and S. Beucker, “Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland - Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie,” Fraunhofer IZM und Borderstep Institut, Berlin, 2015, s.a. https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung -des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland-abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 10 In der Antwort der Bundesregierung zur Kleinen Anfrage der Fraktion BÜNDNIS90/DIE GRÜ- NEN wird der Energieverbrauch der IKT in Deutschland für den Zeitraum 2008 bis 2017 im Bereich Telekommunikationsnetze und der Anteil des Stromverbrauchs der Rechenzentren gemessen am Endenergieverbrauch benannt:12 12 Antwort der Bundesregierung zur Kleinen Anfrage der Fraktion BÜNDNIS90/DIE GRÜNEN (2019). „Kenntnisse der Bundesregierung über den Energieverbrauch von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in Deutschland“, BT-Drs 19/9188 AG Energiebilanzen e.V. (AGEB), Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2018). Studie „Anwendungsbilanzen für die Endenergiesektoren in Deutschland in den Jahren 2013 bis 2017“, https://ag-energiebilanzen .de/#ageb_bericht_anwendungsbilanzen_2013-2017_final__2019-01-03, Projektnummer: 072/15 Umrechnung: 1 TWh = 1000 GWh, Beispiel: 6534 GWh = 6,5 TWh Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 11 Den Energieverbrauch der IKT im Bereich Daten- und Rechenzentren in Deutschland für den Zeitraum 2008 bis 2017 und den Stromverbrauch der Rechenzentren gemessen am gesamten Endenergieverbrauch zeigen die beiden folgenden Tabellen:13 3. Ökobilanzierung von Rechenzentren in Deutschland Bisher wurde in der Regel das Verhältnis des Energiebedarfs von Versorgungstechnik und der Informationstechnik ermittelt. Um die bisherigen Ansätze zur Bestimmung der Energieeffizienz von IT-Systemen zu verbessern, entwickelte das Forschungsvorhaben „Key Performance Indicators for Data Center Efficiency (KPI4DCE)“ ein Kennzahlensystem zur Beurteilung der Ressourceneffizienz und der Umweltwirkungen von Rechenzentren bzw. IT-Systemkomponenten über ihre gesamte Lebenszeit. Anhand der Kennzahlen der IT-Unternehmen berechneten die Experten die Energieeffizienz für verschiedene Szenarien von Rechenzentren. Aus dem Forschungsvorhaben ergeben sich auch Empfehlungen für die Weiterentwicklung des Umweltzeichens „Blauer Engel“ für einen energieeffizienten Rechenzentrumsbetrieb (RAL-UZ 161) und für die Normung von Kennzahlen für Rechenzentren. Die Entwicklung des Systems ist noch nicht abgeschlossen.14 13 ebenda 14 Umweltbundesamt (UBA) (2018). Abschlussbericht „Kennzahlen und Indikatoren für die Beurteilung der Ressourceneffizienz von Rechenzentren und Prüfung der praktischen Anwendbarkeit“, https://www.umweltbundesamt .de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2018-02-23_texte_19-2018_ressourceneffizienz-rechenzentren .pdf Umweltbundesamt (UBA) „KPI4DCE 2.0“, https://www.umweltbundesamt.de/kpi4dce-20 Umweltbundesamt (UBA) (2019). „Faltblatt „KPI4DCE 2.0 - Operationalisierung von Umwelt-, Energie- und Kosteneffizienz im Rechenzentrum durch Indikatoren an Beispielen aus der Praxis“, https://www.umweltbundesamt .de/sites/default/files/medien/376/publikationen/kpi4dce_2.0_faltblatt_0.pdf Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 12 4. Beispiel Energieverbrauch US-amerikanischer IT-Systeme Der Energieverbrauch der US-amerikanischen Rechenzentren (Server, Speicher, Netzwerkgeräte und Infrastruktur) lag nach Schätzungen im Jahr 2014 bei 70 Mrd kWh. Das sind etwa 1,8 % des gesamten Stromverbrauchs der USA. Zukünftig soll der Energieverbrauch im Jahr 2020 auf rund 73 Mrd. kWh ansteigen.15 Die Grafik zeigt die Verteilung des Energieverbrauchs in Abhängigkeit von IT-Branchen. Wobei hier z.B. auch Endgeräte mit berücksichtigt wurden.16 Im Vergleich zum Gesamtenergieverbrauch der USA und anderer Staaten ist der Energieverbrauch des US-amerikanischen IT-Sektors hoch (s. Grafik).17 15 US Department of Energy Lawrence Berkeley National Laboratory (2016). „United State Data Center Energy Usage Report“ http://eta-publications.lbl.gov/sites/default/files/lbnl-1005775_v2.pdf 16 Greenpeace e.V. (2017). „Clicking Green“, https://www.greenpeace.de/sites/www.greenpeace.de/files/publications /20170110_greenpeace_clicking_clean.pdf Seite 15 17 Greenpeace (2017). „Clicking Green“, https://www.greenpeace.de/sites/www.greenpeace.de/files/publications /20170110_greenpeace_clicking_clean.pdf Seite 16 Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 13 Ein reiner Zahlenvergleich des Energieverbrauchs von Rechenzentren hängt auch von den spezifischen Standortgegebenheiten ab. Verbesserungen zur Energieeffizienz können beispielsweise auch durch den Einsatz der Stromversorgungsart erreicht werden. Typischerweise werden Rechenzentren mit Wechselstrom versorgt. Die erforderlichen Stromwandlungen (z.B. Doppelwandlung in der USV, Wandlung auf die verschiedenen Spannungsniveaus in Servern) führen jeweils zu Stromwandlungsverlusten. Daher bietet eine zentrale Stromversorgung von Rechenzentren mit Gleichstrom ein erhebliches Effizienzpotenzial. Versuche zeigen, dass durch die Reduktion von Wandlungsverlusten sowie den Einsatz gleichstromfähiger Komponenten (Server, USV, etc.) in Rechenzentren mindestens 10 % Energie im Vergleich zum effizienten Betrieb mit Wechselstrom eingespart werden könnten. Aufgrund der für die Energieeffizienz ungünstigeren Spannungsversorgung in den USA im Mittel- und Niederspannungsbereich sind dort die Energieeffizienzvorteile , die durch Gleichstromversorgung erreicht werden könnten, besonders hoch.“18 Beim Vergleich des Energieverbrauchs gehen beispielsweise auch die klimatischen Umgebungsbedingungen der Standorte mit in die Betrachtung ein. Ein großer Stromfresser sind die Kühlsysteme der Rechenzentren. In den vergangenen zehn Jahren ist die Entwicklung technisch vorangeschritten . Die Betriebstemperaturen der Rechenzentren sind von ehemals 18 bis 20°C auf 35°C gestiegen. Auch die Spannweite der zulässigen Luftfeuchtwerte wurde erhöht. Als weltweiter Standard gelten die Empfehlungen der „American Society of Heating, Refrigerating and Air-Con- 18 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland -abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 14 ditioning Engineers“ (ASHRAE). Im Jahr 2005 veröffentlichte das „ASHRAE Technical Committee 9.9, (TC 9.9)“ die Leistungstrends für IT-Geräte bis 2015 und erweiterte die Angaben der Trends in der dritten Ausgabe bis 2025.19 5. Initiativen zur Verbesserung der Energieeffizienz von Rechenzentren In Europa verbrauchen Rechenzentren beispielsweise rund 33 Prozent des Stroms der gesamten Informations- und Kommunikationstechnik.20 Im Rahmen des EU-finanzierten Horizon-2020 Programms läuft seit 2015 ein Projekt u.a. zur Erreichung höherer Energie- und Umwelteffizienz bei der Beschaffung von Rechenzentrumsprodukten. Beteiligt sind die Staaten Großbritannien, die Niederlande, Deutschland und Irland. Das Projekt unterstützt die öffentliche Beschaffung für umweltverträgliche Rechenzentrumsprodukte und -dienstleistungen.21 Die Wirtschaftsinitiative „The Green Grid, (TGG)“ ist eine seit 2008 bestehende internationale Industrieinitiative mit über 200 Mitgliedern, die hauptsächlich aus dem IT-Bereich stammen. Im Juli 2012 fusionierte die TGG mit der Climate Savers Computing Initiative (CSCI) und wurde so die weltweit führende Organisation für die Förderung von Energie- und Ressourceneffizienz in Rechenzentren. The Green Grid entwickelte die Energieeffizienzkennzahl „Power Usage Effectivness , (PUE)“ und komplexe Methoden, Kennzahlen und Schulungswerkzeuge zur Verbesserung von Energie- und Ressourceneffizienz von Rechenzentren.22 Die PUE gibt das Verhältnis des Gesamtenergieverbrauchs eines Rechenzentrums zum Energieverbrauch der IT im Rechenzentrum an. Der theoretisch optimale PUE-Wert ist 1, weil dann die gesamte Leistung in die eigentliche IT fließt. Ein PUE-Wert von zwei bedeutet, dass im Rechenzentrum genauso viel Energie für die Infrastruktur benötigt wird, wie für die IT-Komponenten. Der Kehrwert der PUE ist die „Data Center Infrastructure Efficiency“ (DCiE). Die DCiE gibt das Verhältnis des Energieverbrauchs der IT zum Gesamtenergieverbrauch eines Rechenzentrums in 19 ASHRAE Technical Committee TC9.9, Mission Critical Facilities, Technology, Particulate and Gaseous Contamination in Datacom Environments (ASHRAE) (2018). „IT Equipment Power Trends, 3rd Edition“, https://www.techstreet.com/ashrae/standards/it-equipment-power-trends-3rd-edition?product_id=2003392 20 Umweltbundesamt (UBA) (2015). „Neuer „Blauer Engel“ für Rechenzentren Energieverbrauch muss weiter sinken – Kühlung künftig ohne Halogene“, https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/478/dokumente /pi-2015-10_neuer_blauer_engel_fuer_rechenzentren_1.pdf, Pressemittelung vom 17.3.2015 21 EURECA „EU-Ressourceneffizienz‚ Coordination Action‘“, https://www.dceureca.eu/?lang=de, Projektnummer No 649972 22 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland -abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Seite 35 Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 15 Prozent an. PUE und DCiE sind weit verbreitete Kennzahlen zur Bewertung der Energieeffizienz der Infrastruktur eines Rechenzentrums.23 Parallel zu den Aktivitäten The Green Grid‘ ist der Europäische „Code of Conduct Data Centre“ mit derzeit über 330 Teilnehmern eine wichtige Maßnahme zur Förderung der Energieeffizienz der Rechenzentren. „Im Rahmen dieser gemeinsamen Initiative von Politik und Wirtschaft werden seit 2007 Schulungsmaterialien, Anforderungskataloge und Leitfäden entwickelt, an dem sich Rechenzentrumsbetreiber bei der Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen orientieren können.“24 Ein weiteres Beispiel ist die Verbesserung der Energieeffizienz im Telekommunikationssektor. Im Rahmen von Verbundprojekten wie „Green Touch“, fördert die Europäische Kommission seit 2010 die Verbesserung der Energieeffizienz der IT-Komponenten. Auch die Industrieinitiative „Green Touch Consortium“ bündelt Forschungsaktivitäten zur Energieeffizienz von Netzwerkarchitekturen und hat sich zum Ziel gesetzt, „die Effizienz der Telekommunikationsnetze um Faktor 1000 gegenüber dem Stand des Jahres 2010 zu verbessern.“25 Ein weiterer Aspekt bei der Betrachtung der Energieeffizienz ist der Anteil des Stroms aus Erneuerbaren Energien. In Abhängigkeit von der Transparenz der IT-Unternehmen hat Greenpeace den Stromverbrauch des IT-Sektors insbesondere im Hinblick auf die Verwendung der Energiequelle analysiert und ein Firmenranking des prozentualen Anteils der Erneuerbaren Energien am geschätzten Energiebedarf der ausgewerteten Anlagen erstellt.26 23 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland -abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Netzwerk energieeffizienter Rechenzentren (NeRZ), Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH (2017). Energieeffizienz und Rechenzentren in Deutschland“, http://ne-rz.de/wp-content/uploads /2017/11/NeRZ_Kurzstudie_RZ-Markt_Stand-20171129.pdf 24 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland -abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Seite 35 25 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-des-ikt-bedingten-strombedarfs-in-deutschland -abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Seite 36 26 Greenpeace e.V. (2017). „Grüner Klicken“, https://www.greenpeace.de/sites/www.greenpeace.de/files/publications /20170110_greenpeacestudie_gruener_klicken_zusammenfassung.pdf, Seite 4 Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 16 6. Fazit Eine Vielzahl von Analysen und Initiativen haben im letzten Jahrzehnt dazu beigetragen, den Energieverbrauch der einzelnen IT-Systeme zu beziffern und die Energieeffizienz von IT-Systemen zu bessern bzw. die Mechanismen des zukünftigen Energieverbrauchs zu identifizieren und abzuschätzen. Verschiedene Analysemethoden und die bisherigen Kenntnisse der Basiswerte lassen eine Vergleichbarkeit der weltweiten Rechenzentren derzeit noch nicht zu. Die Initiativen zur Ökobilanzierung von Rechenzentren unter Einbeziehung der einzelnen IT-Sektoren und z.B. der Energiequellen könnten zukünftig für noch mehr Transparenz sorgen. *** Wissenschaftliche Dienste Sachstand WD 8 - 3000 - 041/19 Seite 17 7. Quellenverzeichnis AG Energiebilanzen e.V. (AGEB), Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2018). Studie „Anwendungsbilanzen für die Endenergiesektoren in Deutschland in den Jahren 2013 bis 2017“, https://ag-energiebilanzen.de/#ageb_bericht_anwendungsbilanzen_2013-2017_final__2019-01-03, Projektnummer: 072/15 Antwort der Bundesregierung zur Kleinen Anfrage der Fraktion BÜNDNIS90/DIE GRÜNEN (2019). „Kenntnisse der Bundesregierung über den Energieverbrauch von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in Deutschland“, BT-Drs 19/9188 ASHRAE Technical Committee TC9.9, Mission Critical Facilities, Technology, Particulate and Gaseous Contamination in Datacom Environments (ASHRAE) (2018). „IT Equipment Power Trends, 3rd Edition“, https://www.techstreet.com/ashrae/standards/it-equipment-power-trends- 3rd-edition?product_id=2003392 BITKOM (2015). „Leitfaden Energieeffizienz in Rechenzentren“, https://www.bitkom.org/sites /default/files/pdf/noindex/Publikationen/2015/Leitfaden/LF-Energieeffizienz-in-Rechenzentren /150911-LF-Energieeffizienz-in-RZ.pdf Blauer Engel „Energieeffizienter Rechenzentrenbetrieb“, https://www.blauer-engel.de/de/produktwelt /elektrogeraete/rechenzentren EURECA „EU-Ressourceneffizienz‚ Coordination Action‘“, https://www.dceureca.eu/?lang=de, Projektnummer No 649972 Fraunhofer IZM, Borderstep Institut (2015). „Entwicklung des IKT-bedingten Strombedarfs in Deutschland – Abschlussbericht – Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Projekt-Nr. 29/14“, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/entwicklung-desikt -bedingten-strombedarfs-in-deutschland-abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=3 Greenpeace (2017). „Clicking Green“, https://www.greenpeace.de/sites/www.greenpeace.de/files /publications/20170110_greenpeace_clicking_clean.pdf Greenpeace e.V. 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Digitalisierung treibt Strombedarf von Rechenzentren Boom führt zu deutlich steigendem Energiebedarf der Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2017“, https://www.borderstep.de/wp-content/uploads /2018/12/Borderstep-Rechenzentren-2017-final-Stand_Dez_2018.pdf Hintemann, R., Clausen, J., Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH (2018). „Green Cloud? The current and future development of energy consumption by data centers, networks and end-user devices“, https://www.borderstep.de/wp-content/uploads/2016/09/ICT4S- Hintemann-Clausen-Green-Cloud-final-2016.pdf Netzwerk energieeffizienter Rechenzentren (NeRZ), Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH (2017). 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