Grüner rechnen

Mit einem ehrgeizigen Vorhaben wollen der Essener Baukonzern Hochtief und der Frankfurter Infrastrukturinvestor Palladio Partners zeigen, wie sich leistungsfähige IT-Infrastruktur und Klimaschutz verbinden lassen. Unter dem Namen Yexio plant das Konsortium eine neue Generation von Edge-Rechenzentren in Deutschland. Bereits im Spätsommer 2025 soll im nordrhein-westfälischen Innovationspark Heiligenhaus das erste dieser Zentren in Betrieb gehen – auf einer Fläche von rund 9000 Quadratmetern.

„In unserer zunehmend digitalisierten Welt steigt der Bedarf an Rechenleistung kontinuierlich“, sagt Stephan Küßner, Managing Director bei Palladio Partners. Klassische Rechenzentren benötigten heute oft mehrere Megawatt Leistung, große sogenannte Hyperscale-Zentren mit mehreren Tausend Servern und kilometerlangem Verbindungskabeln kämen sogar auf mehr als 100 Megawatt. „Das macht es umso wichtiger, die Effizienz der Rechenzentren kontinuierlich zu optimieren“, so Küßner. Die geplanten Yexio-Anlagen sollen das mit einem Bündel an Maßnahmen erreichen: „Die Nachhaltigkeit ergibt sich aus der Verwendung von Holz als führendem Baustoff im Hochbau, der besonders hohen Energieeffizienz und dem geringen Wasserverbrauch aufgrund der Wasserkühlung der Rechner in einem geschlossenen Kreislauf.“

Rechenzentren sind das Rückgrat der Digitalisierung – und zugleich ihr größter Stromfresser. In den speziell ausgestatteten Gebäuden werden gewaltige Mengen an Servern und Netzwerktechnik betrieben, um Daten zu speichern, zu verarbeiten und rund um die Uhr für digitale Anwendungen wie Cloud-Dienste, Webseiten oder Apps bereitzustellen. Weltweit verbrauchen Rechenzentren bereits rund zwei Prozent des gesamten Stroms – Tendenz steigend.

Einem globalen Trend folgend, gewinnen vor diesem Hintergrund nun auch in Deutschland sogenannte Edge-Rechenzentren rasant an Bedeutung – als Ergänzung zu klassischen Rechenzentren, da sie hinsichtlich ihres Energieverbrauchs als relativ sparsam gelten. Mit den neuartigen Anlagen nach dem Edge-Computing-System – eine Art dezentraler Gegenentwurf zum Cloud Computing – soll die Rechenleistung dort hingelangen, wo Daten erzeugt werden, also an den Rand des Netzwerks und nahe bei Endgeräten.

Edge bietet zahlreiche Vorteile

Das bringt zahlreiche Vorteile mit sich – allen voran für den ökologischen Fußabdruck der Einrichtungen. Anders als bei klassischen Cloud-Rechenzentren müssen Daten bei Edge-Varianten nicht mehr über weite Wege transportiert werden, sondern werden lokal in Mikro-Rechenzentren verarbeitet, mit kritischen Lasten von nicht mehr als 100 bis 150 Kilowatt. Das reduziert vor allem die Latenz drastisch – also die Zeitverzögerung, die entsteht, wenn Daten von einem Endgerät (etwa Desktop, Notebook, Tablet, Smartphone, aber auch Wetterstation oder Auto) zu einem Rechenzentrum geschickt, dort verarbeitet und die Antwort wieder zurückgesendet wird. Zudem reduzieren sich dadurch die Bandbreitenkosten, und Echtzeitkommunikation wird ermöglicht – etwa in autonomen Fahrzeugen, Industrieanlagen oder telemedizinischen Anwendungen.

Laut der Bundeswirtschaftsagentur Germany Trade & Invest verfügt Deutschland mit rund 2000 Rechenzentren und einer Kapazität von mehr als 2700 Megawatt über die größte digitale Infrastruktur in Europa. Dabei habe sich die Kapazität seit dem Jahr 2010 verdoppelt und soll in den kommenden Jahren nochmals um rund 80 Prozent steigen. Der damit einhergehende Stromverbrauch ist immens – getrieben vor allem durch datenintensive Anwendungen wie künstliche Intelligenz (KI), Streaming und Cloud-Dienste. Fachleute erwarten, dass der Anteil der Rechenzentren am globalen Stromverbrauch bis 2030 auf rund drei Prozent ansteigen könnte.

Auf Effizienz ausgerichtet

Die Politik reagiert auf die drängende Frage nach der ökologischen Bilanz von Rechenzentren vor allem mit strengeren Vorgaben hinsichtlich der Power Usage Effectiveness (PUE) – eine technische Kennzahl, mit der sich die Energieeffizienz von Rechenzentren darstellen lässt: Je näher sich der Wert an 1,0 annähert, desto besser ist die Energiebilanz. Ab 2030 müssen bestehende Rechenzentren in Deutschland eine PUE geringer als 1,3 erreichen, neue Rechenzentren dürfen ab Mitte 2026 sogar nur noch einen Wert von maximal 1,2 aufweisen. „Unser Konzept strebt einen PUE-Wert von 1,1 an“, sagt Küßner. „In diesem Kontext ist entscheidend, dass Betreiber verstärkt auf erneuerbare Energien setzen und innovative Konzepte wie Abwärmenutzung und modulare Bauweisen entwickeln, um den steigenden Bedarf so nachhaltig wie möglich zu decken.“

Dabei folgt das kurz vor der Fertigstellung stehende Yexio-Rechenzentrum in Heiligenhaus einem ganzheitlichen Ansatz: Eine direkte Wasserkühlung reduziert den Frischwasserverbrauch und hebt zugleich das Temperaturniveau der Abwärme auf 55 bis 65 Grad Celsius an. „Dadurch können in Verbindung mit einer Wärmepumpe attraktive Temperaturen für Nah- oder Fernwärme erreicht werden“, so Küßner. Während viele Betreiber vor der Herausforderung stünden, geeignete Abnehmer für die Abwärme zu finden, kooperiere man in Heiligenhaus eng mit den Stadtwerken und lokalen Partnern. Auch die Bauweise der Yexio-Anlagen ist ungewöhnlich und hat ökologische Vorteile: Holz als tragender Baustoff spart beim Bau des Gebäudes rund 600 Tonnen CO₂, eine begrünte Fassade verbessert das Mikroklima und fördert die Biodiversität. Küßner bezeichnet die Bauweise als „Blueprint für eine neue Generation nachhaltiger Rechenzentren“.

Im internationalen Vergleich steht das Auftaktprojekt der Partnerschaft zwischen Hochtief und Palladio Partners allerdings nicht allein da: In Skandinavien nutzen bereits etliche Betreiber die kühlen Außentemperaturen und grüne Energie – das Kolos Data Center in Norwegen, das mit bis zu 600 000 Quadratmetern Nutzfläche und einer möglichen Leistung von einem Gigawatt als eines der größten Rechenzentren der Welt gilt, wird ausschließlich mit erneuerbarem Strom aus lokaler Wasserkraft und Windenergie betrieben. Während in Schweden die IT-Konzerne Google und Microsoft die Abwärme ihrer Rechenzentren in die kommunale Fernwärme einspeisen, werden in den Niederlanden derzeit sogenannte Floating-Rechenzentren geplant, wie es sie schon als Offshore-Anlagen in den USA und Japan gibt – dabei soll die Kühlung der Server durch Wasser aus Kanälen oder dem Meer erfolgen. Frankreich und Finnland setzen derweil verstärkt auf modulare Rechenzentren, die näher an Nutzer und Industrie verlegt werden – ein Konzept, das Küßner ebenfalls für die Zukunft sieht: „Mittelgroße, dezentral verteilte Rechenzentren mit Flüssigkühlung und Abwärmenutzung im Rahmen kommunaler Wärmeplanung sind der nächste logische Schritt.“ Auch in Südeuropa etablieren sich allmählich nachhaltige Ansätze: In Spanien werden im großen Stil Photovoltaikanlagen auf den Dächern von Rechenzentren installiert, während Italien mit Pilotprojekten zur Nutzung von Erdwärme experimentiert.

Einige Länder – darunter Frankreich und Polen – diskutieren zurzeit die gezielte Versorgung energieintensiver Rechenzentren mithilfe von Kernenergie. Befürworter verweisen auf die grundlastfähige, CO₂-arme Stromerzeugung. Kritiker warnen hingegen vor langen Planungs- und Bauzeiten, ungelösten Entsorgungsfragen sowie sozialen und politischen Akzeptanzproblemen. In Deutschland dürfte die Rückkehr zur Kernkraft auf absehbare Zeit keine realistische Option darstellen. Stattdessen fokussiert man sich hierzulande auf Effizienzgewinne, erneuerbare Energien und sektorübergreifende Kopplung.

Knackpunkt: Abwärmenutzung

Mit Blick auf die politischen Rahmenbedingungen gibt es allerdings immer wieder Kritik von Betreibern der auf Effizienz getrimmten Edge-Rechenzentren: Stephan Küßner verweist insbesondere auf die Abwärmepflicht des Energieeffizienzgesetzes (EnEfG). „Die Anforderungen sind hinsichtlich der Abwärmenutzung unrealistisch. Es fehlt vor Ort oftmals an Wärmenetzen oder geeigneten Abnehmern.“ Während die Abwärmenutzung bei Kraftwerken gefördert werde, müssten Rechenzentren Lösungen entwickeln, die aktuell nur selten wirtschaftlich darstellbar seien.

Trotz dieser Herausforderungen wächst der globale Markt für Edge-Rechenzentren rasant. Laut der dem Marktforschungsunternehmen Imarc lag das weltweite Geschäft mit Edge-Anlagen 2024 bei etwa 12,8 Milliarden US-Dollar, mit einer prognostizierten Wachstumsrate von gut 15 Prozent bis 2033. Deutschland spielt in dem Markt eine entscheidende Rolle, vor allem dank Wachstumsbranchen wie Industrie 4.0, Smart City, Telemedizin und erneuerbaren Energien. „Wir glauben, dass Deutschland einer der besten Orte ist, um Edge-Datacenter-Plattformen zu starten, mit einer Präsenz in allen wichtigen wirtschaftlichen Ballungszentren. Von hier aus werden wir in verschiedene andere europäische Märkte expandieren“, betont Harro Beusker, CEO und Mitgründer von Nlighten, einem Unternehmen, das Edge-Rechenzentren in fast allen deutschen Großstädten betreibt, darunter Berlin, Düsseldorf, Frankfurt, Hamburg, Hannover, Köln, Leipzig, München, Nürnberg und Stuttgart.

Auch die Betreiber des Yexio-Rechenzentrums in Heiligenhaus planen Größeres: „Unser Projekt ist wegweisend für weitere Standorte – national wie international“, sagt Küßner. In Deutschland seien bereits weitere Anlagen in Planung, und auch ins Ausland wolle man expandieren. Entscheidend für den Erfolg sei die enge Verzahnung mit den Kommunen vor Ort. „Die exzellente Zusammenarbeit mit der Stadt Heiligenhaus und den Stadtwerken war ein Schlüsselfaktor“, betont Küßner. Das Projekt in Nordrhein-Westfalen könnte so zum Symbol dafür werden, wie Edge-Rechenzentren den Spagat zwischen wachsendem Datenhunger und nachhaltiger IT-Infrastruktur meistern – und damit ein neues Kapitel in der Digitalisierung in Deutschland aufschlagen.