Wie man den Wasserverbrauch nachhaltig verwaltet

Wie viel Wasser Rechenzentren verbrauchen

Nach Angaben von The World Counts, einem Open-Source-Community-Projekt, das Verbrauchsdaten von Organisationen auf der ganzen Welt sammelt, werden jedes Jahr weltweit mehr als 4,3 Billionen Kubikmeter Wasser verbraucht. Tech-Giganten wie Google, Amazon und Microsoft geben ihre Wasserverbrauchszahlen öffentlich bekannt.

Google

Im Jahr 2022 teilte Google sein Engagement für eine klimabewusste Kühlung von Rechenzentren mit der Veröffentlichung seiner Wasserverbrauchsstatistiken für das Vorjahr. Im Jahr 2021 verbrauchten die Rechenzentren von Google fast 16,3 Milliarden Liter Wasser. Im Durchschnitt verbraucht ein Google-Rechenzentrum 1,7 Millionen Liter Wasser pro Tag.

Amazon

Amazon macht zwar keine Angaben zum Gesamtwasserverbrauch, aber aus einem öffentlichen Bericht geht hervor, dass AWS-Rechenzentren 0,19 Liter Wasser pro Kilowattstunde (kWh) verbrauchen. Zum Vergleich: Das durchschnittliche Rechenzentrum verbraucht 1,8 Liter Wasser pro kWh. Diese Kennzahl wird als Water Usage Effectiveness (WUE) bezeichnet, ein von The Green Grid entwickelter Begriff, der die Nachhaltigkeit von Rechenzentren in Bezug auf den Wasserverbrauch und dessen Verhältnis zwischen dem Wasserverbrauch in Litern und dem Energieverbrauch in Kilowattstunden. Je niedriger das Verhältnis, desto effizienter ist es.

Microsoft

Microsoft hat sowohl seinen jährlichen Wasserverbrauch als auch seinen WUE-Wert veröffentlicht. Insgesamt verbrauchte Microsoft im Jahr 2022 fast 6,4 Milliarden Liter Wasser. Nach Angaben von Microsoft verbrauchen die Rechenzentren des Unternehmens weltweit 0,49 Liter Wasser pro kWh.

Andere Rechenzentren verbrauchen Wasser in großem Umfang und veröffentlichen oder sammeln nicht die erforderlichen Daten, um ein genaues Bild davon zu erhalten, wie viel Wasser Rechenzentren in der Branche weltweit verbrauchen. Die Verwalter von Rechenzentren müssen die Bedeutung von Transparenz erkennen und ihre Wasserverbrauchszahlen mitteilen. Dadurch wird eine Basis für die Branche geschaffen und es werden neue Nachhaltigkeitsziele formuliert, um sicherzustellen, dass die Branche ihren Teil zur Reduzierung des Wasserverbrauchs, zur Begrenzung des Klimawandels und zum Schutz der Wasserverfügbarkeit beiträgt.

Wie Rechenzentren Wasser verbrauchen

Der größte Teil des Wasserverbrauchs entfällt auf Kühl- und Befeuchtungssysteme.

Kühlungssysteme

Rechenzentren verfügen über hochempfindliche, stromintensive IT-Geräte, von denen viele ständig in Betrieb sind. Wenn die Geräte zu heiß werden, können sie überhitzen, nicht mehr richtig funktionieren und ausfallen. Um die Betriebszeit aufrechtzuerhalten und Geräteausfälle zu vermeiden, verwenden viele Rechenzentren eine wasserbasierte Kühlung, damit die Geräte auf einer sicheren Temperatur bleiben.

Einem Artikel in npj Clean Water zufolge gibt es verschiedene Mechanismen zur Kühlung von Rechenzentren. Zu diesen Mechanismen gehören Kältemaschinen, die die Lufttemperatur durch Kühlwasser senken und dieses als Wärmeübertragungsmechanismus nutzen, Kühltürme, die heiße Luft über ein feuchtes Medium leiten, um das Wasser zu verdampfen, und adiabatische Economizer, die Wasser in den Luftstrom oder auf eine Wärmeaustauschfläche sprühen, um die in das Rechenzentrum eintretende Luft zu kühlen. Auch wenn einige dieser Systeme Wasser im Kreislauf führen, ist ein Wasserverlust aufgrund von Verdunstung und zur Erhaltung der Wasserqualität unvermeidlich.

Befeuchtungssysteme

Trockene Luft erzeugt statische Elektrizität, die zu elektrostatischen Entladungen führen kann. Das ist gefährlich für die empfindlichen Geräte in einem Rechenzentrum. Um diese Ablagerungen zu reduzieren, verwenden viele Rechenzentren Befeuchtungssysteme, um eine bestimmte Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten. Diese Systeme können Wasser verdampfen und der Luft hinzufügen oder Luft ansaugen, um Feuchtigkeit zu entfernen.

Rechenzentren verbrauchen Wasser auch indirekt durch Strom. Der Strom muss irgendwoher kommen, sei es durch Verbrennung von Kohle oder durch Wasserkraftwerke. Diese Stromerzeugung verbraucht Wasser.

Wie man den Wasserverbrauch von Rechenzentren senken und Wasser nachhaltiger nutzen kann

Hier sind einige Möglichkeiten, wie Rechenzentren den Wasserverbrauch einschränken können:

• Sammeln und analysieren Sie Wasserverbrauchsdaten: Legen Sie den WUE-Wert als eine zu verfolgende Kennzahl fest. Sammeln sie Daten zum Gesamtwasserverbrauch, der den direkten und indirekten Verbrauch umfasst. Das gibt Aufschluss über den Wasserverbrauch.
• Finden Sie Wege zur Wiederverwendung von Wasser: Einige Kühlsysteme können Wasser umwälzen, um Verschwendung zu vermeiden. Richten Sie ein System zum Auffangen von Regen- und Grauwasser ein, oder leiten Sie Wasser an lokale Gemeinden weiter.
• Testen Sie neue Wassermanagementtechniken: Es kann sich als sinnvoll erweisen, von der traditionellen Kühlung auf eine gezielte Kühlung einzelner Serverreihen umzustellen. Testen Sie, um neue und effizientere Wassermanagementtechniken zu finden. Google beispielsweise setzt KI und maschinelles Lernen ein, um tiefe neuronale Netze im Rechenzentrum zu trainieren und so die Wassermessung, -überwachung und -verwaltung zu optimieren.
• Ersetzen Sie veraltete Systeme: Moderne Kühlsysteme und -technologien sind effizienter. Bewerten Sie ältere Anlagen und rüsten Sie auf eine nachhaltigere Infrastruktur auf.
• Bauen Sie neue Anlagen in älteren Klimazonen: Die Geografie spielt bei der Nachhaltigkeit von Rechenzentren, die in heißeren, trockeneren Klimazonen gebaut werden, belasten die lokale Wasserversorgung und erfordern eine intensive Kühlung. Rechenzentren, die in kälteren Klimazonen gebaut werden, können die kalte Luft aus der Umgebung nutzen, um die Temperatur der Geräte zu halten.
• Stellen Sie sicher, dass kein Kühlmittel entweicht: Suchen Sie sorgfältig nach Öffnungen in der Anlage und dichten Sie diese ordnungsgemäß ab, um sicherzustellen, dass kein Kühlmittel verloren geht. Das trägt zur Maximierung der Kühleffizienz bei.
• Verwenden Sie andere Kühlmethoden als Wasser: Es gibt auch andere Möglichkeiten, die Geräte im Rechenzentrum kühl zu halten. Organisationen arbeiten daran, umweltfreundlichere Methoden zur Kühlung von Rechenzentren zu entwickeln. Novenco verwendet Industrieventilatoren, die mit der Außenluft arbeiten, um Rechenzentren zu kühlen. Dadurch wird der Wasserverbrauch zwar nicht vollständig gestoppt, aber stark reduziert.
• Erkunden Sie alternative Wasserquellen: Viele Rechenzentren beziehen ihr Wasser aus örtlichen Wasserreservoirs und verwenden Trinkwasser. Stellen Sie stattdessen auf alternative und nachhaltigere Wasserquellen um, wo es möglich ist. Das Google-Rechenzentrum in Hamina, Finnland, hat zum Beispiel einen Weg gefunden, nicht trinkbares Meerwasser zur Kühlung der Geräte zu verwenden.
• Nehmen Sie an Wasserauffüllungsprogrammen teil: Einige Unternehmen, wie zum Beispiel Microsoft, arbeiten mit lokalen Gemeinden zusammen, um in Projekte zu investieren, die das Wasser in den am meisten benötigten Gebieten wieder auffüllen. Das kann dazu beitragen, die Verfügbarkeit von Wasser zu schützen und zu verlängern.

Angesichts der Klimakrise müssen alle Rechenzentren ihren Wasserverbrauch einschränken und eine nachhaltigere Infrastruktur aufbauen, die auch als grüne Rechenzentren bezeichnet werden. Das ist notwendig, um die globalen Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, die dazu beitragen, die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu verhindern.