„Seit dem Beginn der Green IT-Welle vor 10 Jahren hat das Thema Energieeffizienz von Rechenzentren stark an Bedeutung gewonnen. Mitte der 2000er Jahre war noch kaum einem IT-Verantwortlichen bewusst, wie viel Energie sein Rechenzentrum benötigt. In einer Befragung von IT-Verantwortlichen durch die Experton Group aus dem Jahr 2008 kannten nur 10 Prozent den Stromverbrauch ihrer IT. Heute können 85 Prozent der Rechenzentrumsbetreiber in Deutschland ihren Jahresstrombedarf nennen.“ *Dr. Ralph Hintemann.

 

„Energiewende kostet den Deutschen nicht mehr als eine Eiskugel pro Monat“

Während die Kosten für Beschaffung, Netzentgelte und Vertrieb im Jahresvergleich etwas gesunken sind, sind die Nebenkosten und Umlagen stark gestiegen. Neue Bestandteile sind nach und nach dazugekommen und wurden über die Jahre auch angehoben (Bild 1); EEG-Umlage, KWKG-Umlage, StromNEV-Umlage, Offshore-Haftungsumlage, Umlage für abschaltbare Lasten und Stromsteuer. Die staatlich verursachten Belastungen des Strompreises sind dadurch in den letzten Jahren regelrecht explodiert: Sie stiegen für die Industrie in der Summe von kaum nennenswerten 0,19 Cent/kWh im Jahr 1998 auf früher unvorstellbare 8 Cent pro kWh 2018. In diesen Zusammenhang denke ich immer an die damalige Erklärung von Minister Jürgen Trittin; „Die Energiewende werde den Deutschen nicht mehr als eine Eiskugel im Monat kosten“. Das waren seine Worte, als er das erste Programm auf den Weg brachte, das jedem, der sich eine Solaranlage aufs Dach oder ein Windrad auf den Acker stellte, Geld garantierte.

Bild 1 Strompreisvergleich

 

Unterschiedliche Industriestrompreise

Einen einheitlichen Industriestrompreis in Deutschland gibt es nicht. Während die Durchschnittspreise im Raum Köln bei etwa 13 Cent/kWh liegen, bezahlen Industriekunden in Teilen von Mecklenburg fast 18 Cent. Die Unterschiede sind durch vielen Faktoren bedingt: Ein entscheidender Grund ist, dass im Norden erheblich in die Stromnetze investiert wurde, auch weil eine wachsende Zahl erneuerbarer Energieanlagen angeschlossen werden musste. Diese Kosten werden lokal umgelegt. Dies gilt auch für Kosten von Redispatch-Maßnahmen (Anpassung der Leistungseinspeisung von Kraftwerken durch den Übertragungsnetzbetreiber um das Übertragungsnetz zu stabilisieren).

Stromkosten von 4,5 Cent pro kWh gibt es nicht nur im wasserkraftreichen Schweden, sondern auch in Deutschland. Starke Industrie- und Gewerkschaftslobbyisten haben dafür gesorgt, und die Politik hat es möglich gemacht. Um bevorzugt zu werden, müssen solche Unternehmen z.B. Stahl kochen oder Metalle schmelzen. Sehr energieintensive Industrien, und davon gibt es etwa 2.000, bezahlen durch die „Besondere Ausgleichregelung“ kaum EEG-Umlage oder Stromsteuer. Rechenzentren gehören leider nicht dazu. „Durch das EEG 2017 sollen die Kosten des Ausbaus der erneuerbaren Energien angemessen verteilt werden. Dabei sollen alle Stromverbraucher in adäquater Weise an den Kosten beteiligt werden – jedoch ohne dass dabei die internationale Wettbewerbsfähigkeit der stromkostenintensiven Industrie gefährdet wird.“ (BAFA)

Sehr irritierend empfinde ich die Tatsache, dass Lobbyisten und Gewerkschaftsbosse entschieden haben, wer „international wettbewerbsfähig“ sein darf. Noch schlimmer ist es, dass die Politik mitmacht, gerne über die Digitalisierung spricht und 130.000 Jobs ** in der Datacenterbranche ignoriert. Die Politik hat offensichtlich nicht begriffen, dass es ohne Datacenter eine Digitalisierung nicht geben kann. Kein Rechenzentrum in Deutschland ist von irgendetwas befreit und deshalb zahlen Rechenzentren die vollen Stromkosten von mindestens 12,5 Cent pro kWh.

 

Allianz zur Stärkung digitaler Infrastrukturen in Deutschland

Die neu gebildete „Allianz Digitaler Infrastrukturen“ unter dem Dach von eco e.V. schreibt:

„Funktionierende und leistungsfähige digitale Infrastrukturen sind die Basis für eine gelingende digitale Transformation in Deutschland. Betreiber digitaler Infrastrukturen, wie beispielsweise Rechenzentren, sind gleichzeitig Wachstumsmotor, Innovationstreiber und Multiplikator für andere Industrien. Ausserdem stehen sie als Garant für Steuereinnahmen und Beschäftigung. Die politischen Rahmenbedingungen für Betreiber digitaler Infrastrukturen sind in Deutschland allerdings im internationalen Vergleich und auch im Vergleich zu ökonomisch weitaus weniger zukunftsträchtigen Industrien suboptimal.“

Unter den Mitgliedern der Allianz befinden sich führende RZ-Betreiber wie Equinix, e-shelter, Interxion und Telehouse. Diese Allianz gibt 12,58 Cent pro kWh als zurzeit realistische Stromkosten an. Hier müssen wir berücksichtigen, dass die genannten Unternehmen zu den größten Stromabnehmern in der Branche gehören. Mittelgroße Rechenzentren müssen mit höheren Stromkosten kalkulieren. Borderstep Institut nennt meistens 15 Cent pro kWh und persönlich habe ich Zahlen um die 18 Cent gehört.

Gerade im Bereich der Colocation und im Hosting stehen die Stromkosten für den größten Teil der Betriebskosten. Genannt werden meistens Stromkostenanteile von 40 bis 50 %. Wenn die Allianz Digitaler Infrastrukturen von „suboptimal“ in Zusammenhang mit der Wettbewerbsfähigkeit schreibt, ist es sehr zurückhaltend und höflich ausgedrückt. Wenn ein sehr großes Rechenzentrum in Frankfurt 12,5 Cent pro kWh bezahlen muss und der Wettbewerb in Stockholm nur 4 Cent pro kWh, haben wir in Deutschland einen verheerenden Wettbewerbsnachteil. Bei 10 MW Leistung unterscheiden sich die zwei Standorte mit über € 7 Millionen pro Jahr an Stromkosten. Erschwerend kommt hinzu: In Stockholm kann die Abwärme profitabel und sehr nachhaltig an das Fernwärmenetz verkauft werden, in Frankfurt ist dies noch undenkbar. Die Erträge aus der Abwärme vergrößern die Kostenunterschiede zwischen den beiden Standorten noch.

 

CO2-Ausstoß

Noch einen Wettbewerbsnachteil sehe ich im CO2-Fußabdruck der Stromerzeugung. In Deutschland haben wir noch fast 50 % fossile Anteile in der Stromerzeugung und laut Bundesumweltamt müssen wir mit über 520 g CO2 pro kWh erzeugtem Strom kalkulieren (Bild 2). In einem Land mit viel Wasserkraft liegt dieser Wert deutlich unter 50 g CO2 pro kWh. Die unangenehme Frage in den nächsten Jahren wird sein; „Wieviel CO2-Ausstoß verursacht die Verarbeitung und Speicherung meiner Daten?“ Mit Ursprungszertifikaten ist das Problem nicht zu lösen, Etikettenschwindel und Greenwashing wird uns nicht retten. Nicht ohne Grund betreiben „Hyperscaler“ wie Facebook, Microsoft und Apple große Rechenzentren in Skandinavien. Google hat vor kurzem 109 ha Baugrundstück in Schweden erworben. „Hyperscaler“ können sich nicht leisten Unmengen an CO2 auszustoßen. AWS (Amazon) baut zurzeit 3 große Rechenzentren in der Umgebung von Stockholm.

Bild 2 CO2-Ausstoß

 

 

Potenzial von erneuerbaren Energien

Auf 100 % erneuerbare Energien in Deutschland werden wir meines Erachtens in den nächsten 50 Jahren nicht kommen. Wir brauchen rund um die Uhr eine wetterunabhängige elektrische Leistung von etwa 80 Gigawatt, Stand 2018 (Bild 3). Wasserkraft spielt in Deutschland mit etwa 3 Gigawatt eine untergeordnete Rolle, Biomasse mit etwa 6 Gigawatt ist nur sehr begrenzt erweiterbar. Die installierte Leistung Windkraft ist deutlich über 40 Gigawatt, aber viel Wind ist bei einer stabilen Hochdrucklage nicht vorhanden. Über 40 Gigawatt Photovoltaik wurden bisher installiert. Photovoltaik setzt allerdings Sonnenschein voraus. 40 Gigawatt liefert Photovoltaik nie. Das Höchste, was bisher erreicht wurde, war im Mai 2018 mit etwa 31,6 Gigawatt und das nur über wenigen Minuten in der Mittagszeit. Mit dem Sonnenuntergang verabschiedet sich die Photovoltaik bis zum nächsten Sonnenaufgang.

 

Bild 3

 

Strom können wir nicht „auf Halde“ produzieren und dann konsumieren, wenn es uns passt. Wir müssen jeden Tag, jede Stunde, Minute und Sekunde genau so viel Strom erzeugen wie wir verbrauchen, sonst driftet die 50 Hz Netzfrequenz ab und einen „Blackout“ sollten wir vermeiden. (Bild 4)

 

Bild 4

 

Plausibilitätsprüfung von Speicherkapazitäten

„Wir brauchen mehr Speicher“ rufen Politiker, Energieexperten und Medienvertreter. Das kann ich unterstreichen. Pumpspeicherkraftwerke sind teuer, aber enorm leistungsfähig. Davon gibt es nur sehr wenige in Deutschland. Diese werden meistens von der Bevölkerung abgelehnt, weil es ein Eingriff in die Natur ist. Von Lithium-Ionen-Akkus wird viel gesprochen und die Automobilindustrie setzt zunehmend solche Speicher für Elektroautos ein. Für die Stabilisierung unserer Netze empfehle ich eine einfache Plausibilitätsprüfung. Wenn etwa 50 Gigawatt über 4 Tage, also etwa 100 Stunden vorhalten wollen (Dunkelflaute), bedeutet dies eine Speicherkapazität von 50 x 100 = 5.000 Gigawattstunden (GWh) Kapazität. Bei den jetzigen realistischen Speicherkosten von € 200 pro kWh bedeutet es eine Investition von 1.000 Milliarden Euro = 1 Billion. Die teilweise im Bau befindlichen Gigafabriken wie Tesla in Nevada und Northvolt in Schweden werden Jahreskapazitäten von etwa 36 Gigawattstunden bereitstellen. Somit dauert es für eine Gigafabrik fast 140 Jahre, bis 5.000 Gigawattstunden an Kapazität gefertigt sind. Umgekehrt brauchen wir 140 Gigafabriken um die Batteriezellen in einem Jahr zu fertigen. Die Investitionskosten pro Fabrik betragen heute mindestens € 4 Milliarden. Das allergrößte Problem ist jedoch, dass die Rohstoffe für die Batteriezellen in solchen Mengen nicht vorhanden sind. Fast vergessen habe ich, dass die Gigafabriken eigentlich für die Elektromobilität vorgesehen sind, wir wollen ja elektrisch vorankommen!

 

Strom wird noch teurer

Wegen der Erderwärmung müssen wir zuerst die Braunkohlekraftwerke abschalten und danach die Steinkohlekraftwerke. Eine Verschiebung der Abschaltung der CO2 freien Kernkraftwerke scheint nicht möglich zu sein. Die Politiker trauen sich nicht einmal darüber nachzudenken, obwohl unsere EU-Nachbarländer die Kohleverstromung in Deutschland sehr kritisch betrachten. Wir betreiben in Deutschland über 130 Kohlekraftwerke und der Kohlekraftanteil 2017 an Strommix war 39,8 %. Gemessen an den absoluten Treibhausgasemissionen ist Deutschland der mit Abstand größte Emittent in Europa, und Deutschland ist nach wie vor auch weltweit größter Braunkohleverwerter.

„Führend in Energiewende“ sind wir nicht, trotz ständiger Behauptungen der Politik. Wir sind aber die größte „Dreckschleuderer“ in Europa, peinlich, aber wahr.

Wir haben alle etwas über die Erderwärmung gehört und angeblich spielt unser CO2-Ausstoß eine große Rolle. Deswegen sehe ich keinen anderen Weg, als den CO2-Ausstoß zu bepreisen. Es muss noch viel teurer werden CO2 auszustoßen. In der EU wird dieses Thema heiß diskutiert und damit ist auch zu rechnen. Strom wird noch teurer.

Wir brauchen Kraftwerke mit Energieträgern, die dann Leistung liefern, wenn wir die Leistung auch brauchen. Denn Wind und Photovoltaik sind ohne Speicher leider nur Halbfabrikate und können nur weiter ausgebaut werden, wenn wir die volatile Leistung durch andere Energieträger schnell regeln können. Weil wir kaum Wasserkraft haben, eignen sich nur noch Gaskraftwerke. Gas ist leider ein fossiler Energieträger, aber der CO2-Ausstoß beträgt nur etwa die Hälfte von einem Kohlekraftwerk pro erzeugter Kilowattstunde. Gas ist relativ teuer und Gas kommt meistens aus Russland, vielleicht auch ein Problem. Vielleicht müssen wir zwischen Pest und Cholera wählen. Strom wird noch teurer.

 

Fazit

Meines Erachtens stehen wir in Deutschland vor einer der schlimmsten Strukturkrisen seit dem zweiten Weltkrieg. Dabei handelt es sich um eine energiebedingte Strukturkrise. Unsere Branche braucht mehr Energie und die Volkswirtschaft verlangt, dass wir mit weniger Energie auskommen – ein Dilemma. Aber wir haben eine gesellschaftliche Verpflichtung, alles zu tun um Energie zu sparen. Wir brauchen dringend mehr Konsens. Mithilfe von Wärmerückgewinnung wie in Stockholm können wir die Energie zweimal verwenden. Wir können die IT-Infrastrukturen kritisch analysieren, ineffiziente Klimatisierung und Stromversorgungstechnik auswechseln, unverantwortliche und passive Manager auswechseln, Standorte durchleuchten und den EU-Binnenmarkt besser nutzen. Es wird weh tun und es wird viel Geld kosten, aber die Kosten für Strom und Umwelt werden uns noch teurer zu stehen kommen.

 

Handlungsempfehlungen

  • „Ökostrom-Verträge“ kritisch analysieren, Strom ist nicht lenkbar, die Physik entscheidet.
  • Energiemanagement aktiv betreiben, Wirkungsgrade überprüfen.
  • Die Energie möglichst zweimal verwenden, Wärmerückgewinnung anstreben. Fernwärmenetzbetreiber einbinden.
  • Bei Neuinvestitionen der Nichteinhaltung von zugesagten Eigenschaften pönalisieren, streng mit Lieferanten umgehen.
  • Überdimensionierungen vermeiden, skalierbare Lösungen anstreben.
  • Nachhaltige Standorte in der EU mit offenen Augen prüfen, wo bekomme ich möglichst CO2 freien Strom zu günstigen Bedingungen und akzeptablen Latenzzeiten?
  • Auf Desinteresse in den Behörden, Politik, Wirtschaft und Management schonungslos hinweisen – wir haben nur eine Erde!

 

 

Über den Author:

Staffan Reveman ist seit 1974 in der Branche der Energie- und Stromversorgungstechnik in leitenden Positionen tätig. Der gebürtige Schwede hat in Deutschland mehrere Vertriebs- und Servicegesellschaften aufgebaut. Seit Anfang 2011 berät er international tätige Unternehmen in technologischen und strategischen Fragen im Bereich der Datacenter, Wärmerückgewinnung, Nachhaltigkeit, Versorgungssicherheit, energieintensive Industrien, wie Batteriezellenfertigung und Standortoptimierung. Er hält Vorträge und führt Seminare durch, dient auch als Experte, Gesprächspartner und Ratgeber für Entscheidungsträger in der Wirtschaft und Politik.

Quellen:

* Dr. Hintemann https://www.informatik-aktuell.de/betrieb/server/rechenzentren-energiefresser-oder-effizienzwunder.html

** Hintemann, R. & Clausen, J. (2018). Bedeutung digitaler Infrastrukturen in Deutschland. Chancen und Herausforderungen für Rechenzentren im internationalen Wettbewerb. Berlin: Borderstep Institut.

Rückmeldungen

  1. Andreas Sachs

    Strom wird teurer, das klingt plausibel. In den vergangenen 1,5 Jahren hat sich der reine Energiepreis nahezu verdoppelt. Hauptgrund dafür, ist der Anstieg des Kohlepreises. Ebenfalls sind die CO2-Zertifikate stark angestiegen. Aufgrund des deutschen Strommixes (immer noch ca. 40% Kohlekraftanteil) ist auch der Einfluss des Kohlepreises dementsprechend hoch. Nicht nur der reine Energiepreis, sondern auch die Netzentgelte sind teilweise sehr stark angestiegen, aufgrund des “netz-infrastrukturellen” Ausbaus.

    Fakt ist auch, durch die bisherige “Energiewende” und der EEG-Umlage haben wir bereits im europäischen Vergleich die höchsten Stromkosten (ausgenommen davon sind “stromkostenintensive” Produktionsunternehmen). Was erwartet uns noch?

    Umso wichtiger ist es, Maßnahmen zur Energie-Kostenreduzierung zu definieren und auch umzusetzen. Denn auch hier gibt es noch enormes Potenzial.