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Ihre Idee auf der EURAM 2021: Der Track „Innovation for Circularity, Green Technologies and Sustainability“ der 21. EURAM Konferenz veröffentlichte einen Call for Papers. Borderstep-Gründer Prof. Dr. Klaus Fichter ist Co-Chair dieses Tracks. Forschende sind eingeladen, ihre Ideen einzureichen. Das Thema: „Reshaping capitalism for a sustainable world“.

Einreichungsfrist ist der 12. Januar 2021.

Die größte europäische Konferenz für Wirtschaftswissenschaftler findet jährlich statt und bringt Managementforscher und Praktiker in einem interdisziplinären Dialog zusammen.

Die eingereichten Vorschläge begutachten:

• Erik Hansen, Johannes Kepler Universität Linz (JKU)
• Klaus Fichter, Universität Oldenburg
• Frank Tietze, Universität Cambridge
• Maryse Chappin, Innovationsstudien, Kopernikus-Institut für
  Nachhaltige Entwicklung, Universität Utrecht
• Julia Schmitt, Johannes Kepler Universität Linz
  (JKU)
• René Bohnsack, Católica Lisbon School of Business and Economics

Innovationsforscher und -praktiker sind zunehmend daran interessiert, ökologische und gesellschaftliche Herausforderungen als Chancen für Innovationen zu begreifen. Der Track „Innovation for Circularity, Green Technologies and Sustainability“ der EURAM 2021 Konferenz betrachtet die Fortschritte in Richtung nachhaltigkeitsorientierter Innovationen sowie die Unterthemen der zirkulären und grünen Technologie-Innovation. Die Beiträge versuchen, das Innovationsrichtungen auf den Ebenen von Produkten, Produkt-Service-Systemen und Geschäftsmodellen zu verstehen. Im Mittelpunkt steht dabei ein besseres Verständnis der Innovationsprozesse, der zugehörigen Ökosysteme und der unternehmerischen Aktivitäten, die diesen Innovationsergebnissen zugrunde liegen.

Aktuelle Informationen finden Sie auch auf der ResearchGate-Seite des Tracks.

Hier geht es zur vollständigen Ausschreibung: EURAM 2021: Call for Papers

Das digitale Workshopevent „Start-ups als Changemaker – Besser gründen für die Stadt der Zukunft“ der Beuth Hochschule beschäftigte sich mit dem Thema „Studiere Zukunft/Stadt der Zukunft“. Die Teilnehmenden erhielten Fähigkeiten und Kenntnisse, Strategien und Konzepte zukünftiger urbaner Entwicklung mitzugestalten. Technische Neuerungen sollen dabei die Lebensstandards für die Bewohner urbaner Räume nachhaltig verbessern.

Welchen Beitrag leisten Start-ups dazu? Wie bringen diese Innovationen in den Markt?Und welche Unterstützungsformen brauchen sie dafür? Mit diesen Fragen beschäftigte sich Borderstep Researcherin Dr. Yasmin Olteanu in ihrer Keynote mit dem Titel „Start-ups als Changemaker“.

Es folgten verschiedene Workshops, die sich mit Themen wie Energie, Mobilität, Wohnung und Bauplanung sowie Gesundheit und Ernährung in der Stadt der Zukunft auseinandersetzten.

Rechenzentren verbrauchten im Jahr 2020 in Deutschland 16 Mrd. kWh Strom. Damit ist der Energiebedarf um 1 Mrd. kWh im Vergleich zu 2019 angestiegen – trotz Corona. Das stellt eine Kurzstudie des Borderstep Instituts für Innovation und Nachhaltigkeit zum Digitalgipfel fest.

Die Auswirkungen der Corona-Pandemie treffen die verschiedenen Arten von Rechenzentren sehr unterschiedlich. So sind die Investitionen in kleinere Rechenzentren, die von Unternehmen für eigene Zwecke betrieben werden, durch die schwere wirtschaftliche Lage vielfach deutlich zurückgegangen. Dagegen haben viele Cloud-Rechenzentren von der Corona-Pandemie profitiert: Die Nachfrage nach Videodiensten, Online-Zusammenarbeit oder Online-Shopping hat deutlich zugenommen.

Digitalisierung trägt zum Sparen von Ressourcen bei

In Summe hat also auch die Corona-Pandemie der Trend zum Anstieg des Energiebedarfs der Rechenzentren nicht gestoppt. Diese Entwicklung ist aber aus Umweltsicht nicht zwingend als negativ zu bewerten. Rechenzentren und Digitalisierung können massiv dazu beitragen, Ressourcen zu sparen. Während der Corona-Pandemie konnten viele Reisen durch digitale Alternativen ersetzt werden.

Nach Berechnungen des Borderstep Instituts entstehen bei einer vierstündigen Videokonferenz am Laptop bei einem virtuellen Treffen von vier Personen gerade einmal 0,73 kg CO2 Emissionen. Müssten für das Treffen Bahn, Pkw oder das Flugzeug genutzt werden, wären die dabei entstehenden CO2-Emissionen im konkreten Beispiel mit 65 kg (Anreise mit der Bahn) bis knapp 500 kg (Anreise mit dem Flugzeug) um Größenordnungen höher. Auch die Arbeit im Homeoffice trägt sehr deutlich zum Klimaschutz bei. Während des ersten Lockdowns von März bis Mai konnten mit Homeoffice nach Borderstep-Berechnungen bis zu 760.000 Tonnen CO2 eingespart werden.

Hintergrund

Der Energiebedarf von Rechenzentren in Europa ist zwischen 2010 und 2020 um 55% stark gestiegen, von rund 56 auf rund 87 Terrawattstunden pro Jahr. Der Großteil dieses Bedarfs entsteht in Nord- und Westeuropa. Hier befinden sich die meisten Datenzentren in der EU. Cloud Computing ist im Jahr 2020 für 40% des Energiebedarfs der Rechenzentren verantwortlich. Bis zum Jahr 2025 wird dieser Anteil voraussichtlich auf 60% ansteigen.

„Rechenzentren werden durch verbesserte Hardware, Software und Rechenzentrumsinfrastrukturen immer effizienter“, stellt Dr. Ralph Hintemann, Senior Researcher und Digitalisierungsexperte am Borderstep Institut fest. „Leider ist es aber in der Vergangenheit trotzdem nicht gelungen, den Anstieg im Energiebedarf insgesamt zu senken. Die zunehmende Digitalisierung und insbesondere der Trend zu immer mehr Cloud Computing führen dazu, dass der Energiebedarf der Rechenzentren kontinuierlich ansteigt.“

Eine aktuelle Studie des österreichischen Umweltbundesamts und des deutschen Borderstep Institut zeigt vielfältige Potenziale, wie die Energieeffizienz der Rechenzentren in Zukunft noch stärker gesteigert werden kann. Ein gutes Beispiel ist die Softwareentwicklung für rechenintensive Anwendungen bei Simulationsrechnungen oder im Bereich der Künstlichen Intelligenz. Das Forschungsteam von Borderstep und Umweltbundesamt empfiehlt daher, technologische Innovationen in diesen Bereichen zu fördern.

Corona zeigt Entlastungsmöglichkeiten der Umwelt durch Digitalisierung

Der steigende Energiebedarf der Rechenzentren ist aus Umweltsicht nicht zwingend als negativ zu bewerten, betont Borderstep Senior Researcher Dr. Ralph Hintemann, Projektleiter der Studie. „Gerade die Corona-Pandemie hat gezeigt, wie wir mittels Digitalisierung eine deutliche Entlastung der Umwelt erreichen können, indem im Homeoffice arbeiten und mehr elektronisch kommunizieren statt mit dem Auto oder Flugzeug große Mengen an CO2 zu produzieren.“

Borderstep errechnete das konkrete CO2-Entlastungspotenzial anhand eines Fallbeispiels. Dabei treffen sich vier Personen für vier Stunden virtuell oder aber persönlich in Stuttgart. Zwei Personen wohnen dabei in Stuttgart, zwei in Berlin. Den Annahmen liegen Zahlen aus dem Jahr 2018 zugrunde. Danach fallen für vier Stunden Videokonferenz pro Person 0,271 kg CO2 an, wenn für die virtuelle Begegnung ein PC (inklusive Monitor) genutzt wird. Bei Nutzung eines Laptops sind es sogar nur 0,184 kg.

Geringste CO2 Belastung bei Videokonferenz am Laptop

Für die physische Präsenz in Stuttgart fallen je nach gewähltem Transportmittel unterschiedliche Belastungen des Klimas an. Die Anreise mit dem Flugzeug hat die schlechteste CO2 Bilanz. Für die Anreise von zwei Personen aus Berlin nach Stuttgart fallen in diesem Beispiel 471 kg CO2 Emissionen an. Die Anreise mit dem PKW verursacht 379 kg CO2 Emissionen. Schonender für die Klimabilanz ist die Anreise mit der Bahn, hier kommen zwei Personen auf etwa 65 kg CO2. Die Videokonferenz am Laptop verursacht demnach für vier Personen nur rund 0,73 kg CO2 und ist daher für dieses Fallbeispiel mit sehr großem Abstand die klimafreundlichste Meetingform.

CO2 Einsparpotenzial durch Homeoffice im 1. Corona-Lockdown beträgt bis zu 760.000 Tonnen CO2

Borderstep betrachtete in einer weiteren Untersuchung, wie sich Homeoffice auf die Klimabilanz auswirkt. Ausgegangen wurde dabei von der Annahme, dass nur etwa 42 % der Erwerbstätigen in Deutschland aufgrund ihrer Tätigkeit überhaupt die Möglichkeit haben, im Home-Office zu arbeiten. Realistisch ist die Annahme, dass etwa 25 % dieser Personen während des Lockdowns (Mitte März bis Mitte Mai) im Homeoffice gearbeitet haben. Für diese Zeit liegt das CO2 Einsparpotenzial durch den Wegfall der Pendlerwege (je nach Anzahl der Arbeitstage im Home-Office) zwischen 150.000 bis zu 760.000 Tonnen.

Im Rahmen von „WindNODE – Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands“ erarbeiten 70 Projektpartner Lösungen für eine Welt, in der 100 Prozent des Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden. Auch Borderstep ist Teil des Forschungsvorhabens.

Durch die Projektarbeit fallen jedoch CO2 Emissionen an. WindNODE hat nun einen neuen Weg beschritten und den CO2-Fußabdruck der Projektarbeit ermittelt. Und nicht nur das: Durch den freiwilligen Beitrag einiger Projektpartner wurden die verursachten Emissionen vollständig kompensiert.

CO2-Fußabdruck von WindNODE ermittelt

Im Dienste des Klimaschutzes forschen und durch diese Forschung CO2 emittieren – dieser Widerspruch ist für Forschungsprojekte im Hier und Heute leider noch unausweichlich. Denn nach wie vor arbeiten die Expertinnen und Experten in beheizten Büros und Laboren, benutzen Verkehrsmittel für ihre Dienstreisen und erzeugen somit durch die Projektarbeit CO2-Emissionen. Die Verantwortlichen des Verbundprojekts „WindNODE – Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands“ wollten deshalb wissen, wie groß der CO2-Fußabdruck – genauer: die Emissionen aller klimaschädlicher Gase, ausgedrückt in CO2-Äquivalenten (CO2-e) – des Projekts eigentlich war. Gemeinsam mit Siemens und der TU Berlin (Fachgebiet Energiesysteme) haben sie deshalb ein Verfahren zur Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) des Forschungsprojekts entwickelt.

Dafür hat die Mehrzahl der Verbundpartner an einer Datenerhebung teilgenommen und Personenarbeitsjahre, Dienstreisen, Materialaufwendungen und anderes mehr erfasst. Wie bei jeder solchen Betrachtung mussten dabei eine Reihe von Annahmen und Vereinfachungen getroffen werden. Die Größenordnung der relevanten Emissionen konnte jedoch zuverlässig bestimmt werden: WindNODE hat in etwa 1.106 Tonnen CO2-e verursacht.

Aktive Kompensation der angefallenen Emissionen

Doch natürlich konnte die Bestimmung des CO2-e-Fußabdrucks nur der erste Schritt sein: WindNODE sollte CO2-e-neutral werden, indem die angefallenen Emissionen aktiv kompensiert wurden. Hierfür wurde atmosfair als Partner gewonnen. Der laut Stiftung Warentest beste Kompensationsanbieter gleicht unvermeidlich angefallene CO2-e-Emissionen durch Klimaschutzmaßnahmen aus.

Markus Graebig, WindNODE-Gesamtprojektleiter: „Soweit wir wissen, haben sich bisher kaum Forschungsprojekte der selbstkritischen Frage nach ihrem CO2-Fußabdruck gestellt. Hierfür können unsere Arbeiten eine methodische Blaupause liefern. Wir empfehlen, Projekte von Anfang an möglichst emissionsarm zu planen und sodann die CO2-Bilanzierung in Zukunft zum regulären Teil von F&E-Projekten oder auch Klimakonferenzen zu machen. Dazu gehört auch, dass Kompensationsaufwendungen für unvermeidliche Emissionen Teil der Projektbudgets werden.“

Musterlösungen für das intelligente Energiesystem der Zukunft

WindNODE ist Teil des Förderprogramms „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ (SINTEG) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Es umfasst die sechs ostdeutschen Bundesländer inklusive Berlin und steht unter der Schirmherrschaft der MP der teilnehmenden Bundesländer. In WindNODE arbeiten mehr als 70 Partner über vier Jahre lang, von 2017 bis März 2021, gemeinsam an übertragbaren Musterlösungen für das intelligente Energiesystem der Zukunft. WindNODE zeigt ein Netzwerk flexibler Energienutzer, die ihren Stromverbrauch nach dem schwankenden Angebot von Wind- und Sonnenkraftwerken ausrichten können. Ziel ist es, große Mengen erneuerbaren Stroms ins Energiesystem zu integrieren und zugleich die Stromnetze stabil zu halten.

Cloud Computing ist der Megatrend in der Computertechnik. Die Verlagerung von Daten und Anwendungen ins Internet bietet viele Vorteile. Sie hat jedoch Folgen für die Umwelt. Das zeigt eine aktuelle Studie des Borderstep Instituts und des österreichischen Umweltbundesamts.

Das Forschungsteam geht davon aus, dass durch Cloud Computing der europäische Energiebedarf der Rechenzentren bis 2025 auf über 90 Terawattstunden pro Jahr ansteigen wird. Das ist mehr als der gesamte Stromverbrauch Österreichs eines Jahres (75 Terrawattstunden im Jahr 2019).

Mehr Energieeffizienz durch nachhaltige Beschaffung

Wie kann die Energieeffizienz von Cloud Computing in Europa gesteigert werden? Und wie kann die öffentliche Beschaffung dazu beitragen? Das haben Borderstep und Umweltbundesamt im Auftrag der Europäischen Kommission analysiert.

Die Studie steht jetzt zum kostenfreien Download bereit. Mehr Informationen gibt es hier.

Hintergrund

Der Energiebedarf von Rechenzentren in den Mitgliedsstaaten der EU ist zwischen 2010 und 2018 stark gestiegen, von rund 54 auf rund 77 Terrawattstunden pro Jahr. Der Großteil dieses Bedarfs entsteht in Nord- und Westeuropa. Hier befinden sich die meisten Datenzentren in der EU. Cloud Computing ist im Jahr 2018 für 35% des Energiebedarfs der Rechenzentren verantwortlich. Bis zum Jahr 2025 wird dieser Anteil voraussichtlich auf 60% ansteigen.

Steigender Bedarf kompensiert Effizienzgewinne

Treiber des Energiebedarfs ist die Digitalisierung: konkret die zunehmende Verfügbarkeit und die verstärkte Nutzung von Cloud-Diensten. Der steigende Bedarf kompensiert deutlich die erheblichen Effizienzgewinne, die durch verbesserte Hardware, Software und Rechenzentrumsinfrastruktur erzielt werden.
Nach den Ergebnissen der Studie besteht die Möglichkeit, den Anstieg des Energiebedarfs der Rechenzentren zu bremsen. Durch Anstrengungen von Wirtschaft und Politik z.B. durch Einsatz von energieeffizienter Technik, durch Weichenstellungen in der Forschungs- und Entwicklungspolitik oder in der öffentlichen Beschaffung wäre es sogar möglich, den Energiebedarf bis 2030 wieder auf das Niveau von 2010 zu senken.

Empfehlungen für grünes Cloud Computing

Die Studie zeigt vielfältige Potenziale, wie Energie für Cloud Computing künftig noch besser genutzt werden kann. Ein gutes Beispiel ist die Softwareentwicklung für rechenintensive Anwendungen bei Simulationsrechnungen oder im Bereich der Künstlichen Intelligenz. Das Forschungsteam von Borderstep und Umweltbundesamt empfiehlt daher, technologische Innovationen in diesen Bereichen zu fördern.

Gleichzeitig raten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu mehr Transparenz bei der Energieeffizienz von Cloud Computing. Nur so können sich private Nutzer und Unternehmen in Europa bewusst für umweltfreundliche, digitale Dienste entscheiden. In der Studie wird außerdem empfohlen, entsprechende Richtlinien und Labels zu entwickeln, Anreize für umweltfreundliche Rechenzentren zu schaffen und den gesetzlichen Rahmen entsprechend anzupassen.

Energieeffizienz von Cloud Computing Services unterschätzt

Bei öffentlichen Ausschreibungen spielt die Energieeffizienz von Cloud Computing Services derzeit noch eine untergeordnete Rolle. Die Studie zeigt: Dieses Kriterium kann für Verwaltungen und Organisationen jedoch den Ausschlag geben, auf grünes Cloud Computing zu setzen. Schließlich werden auch in der Verwaltung diese Services immer stärker genutzt, z.B. bei der Analyse von Big Data im Gesundheitswesen.

Bis dato gibt es in Europa nur freiwillige Plattformen und Netzwerke, Leitlinien und Standards für grüne öffentliche Beschaffung von Cloud Computing. Umweltaspekte fehlen auch in den Roadmaps der EU-Mitgliedstaaten für die digitale Zukunft. Sie umfassen Internetzugang, Datensicherheit, Datenübertragung und Aufbau von Dateninfrastrukturen, klammern ökologische Aspekte aber aus.

Von Best Practice Beispielen lernen

Für die Studie gesammelte Best-Practice Beispiele zeigen, wie energie-effiziente Cloud-Computing Technologien in Zukunft aussehen könnten. Öffentliche und private Initiativen quer durch Europa verwenden beispielsweise effizientere Kühlsysteme für Rechenzentren, speisen Abwärme der Server ins Fernwärmenetz ein, bauen Rechenzentren in natürlich kühlen Gegenden oder versorgen diese mit erneuerbaren Energien. Die Studie „Energieeffizientes Cloud Computing“ schafft eine Grundlage, um eine nachhaltige Entwicklung auch im Bereich des Cloud Computings zu forcieren.

Klimaschutz im Rechenzentrum: Im neuen Borderstep-Projekt DC-HEAT (Data Centre Heat Exchange with AI-Technologies) wird untersucht, wie mittels künstlicher Intelligenz (KI) die Abwärme aus Rechenzentren künftig effizient genutzt werden kann.

Rechenzentren verbrauchten in Deutschland im Jahr 2019 etwa 15 Mrd. kWh Strom – mehr als die ganze Stadt Berlin. Dabei arbeitet der Server wärmetechnisch wie große Heizplatten – der Strom wird in den Rechenzentren in Wärme umgewandelt. Bisher verpufft diese Wärme jedoch meist ungenutzt in der Luft.

Am Beispiel des Rechenzentrumshotspots Frankfurt (Main) geht das Borderstep Institut nun ge-meinsam mit dem Energiereferat der Stadt Frankfurt (Main), dem SICP – Software Innovation Campus Paderborn der Universität Paderborn sowie den Unternehmen WestfalenWIND IT und Cloud&Heat neue Wege. Mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz soll die Planung und der Betrieb von Rechenzentren zukünftig so optimiert werden, dass die Abwärme genutzt und die negativen Um-weltwirkungen der Rechenzentren minimiert werden.

Energiebedarf der Rechenzentren in Europa seit 2010 um 50 Prozent angestiegen

Rechenzentren benötigen zunehmend mehr Energie und Fläche. Nach aktuellen Berechnungen des Borderstep Instituts ist der Energiebedarf der Rechenzentren in Europa seit dem Jahr 2010 um mehr als 50 Prozent angestiegen. In Städten wie Frankfurt und Amsterdam bestehen bereits heute Schwierigkeiten, das weitere Wachstum der Branche technisch und organisatorisch zu bewältigen.

Insgesamt wird es zunehmend schwieriger, den für die Digitalisierung notwendigen Ausbau der Rechenzentren mit den Zielen nachhaltiger Stadtentwicklung zu vereinbaren. Zudem kann die von Rechenzentren abgegebene Wärme in Ballungsräumen ein Problem für das Stadtklima darstellen.

Abwärme aus Rechenzentren als alternative Wärmequelle

Andererseits ist der klimafreundliche Umbau der Wärmeversorgung eine der großen Herausforde-rungen der Zukunft. Öl und Gas als Energiequellen müssen hier auf Dauer ersetzt werden. Als al-ternative Wärmequellen stehen neben Solarthermie, Geothermie oder Biomasse insbesondere auch die Abwärme aus industriellen Prozessen oder aus Rechenzentren zur Verfügung.

„Die Abwärme aus Rechenzentren im Hotspot Frankfurt würde theoretisch ausreichen, um dort in Zukunft alle Wohngebäude zu heizen und mit Warmwasser zu versorgen“, führt Dr. Ralph Hinte-mann vom Borderstep Institut aus. „Auf dem Weg dahin sind aber noch viele technische, organisa-torische und wirtschaftliche Herausforderungen zu bewältigen. Künstliche Intelligenz stellt einen vielversprechenden Ansatz dar, die nutzbare Menge an Abwärme aus Rechenzentren sehr deutlich zu erhöhen“.

Ziel: Konzept für einen KI-Leuchtturm in Frankfurt (Main)

DC-HEAT hat zum Ziel, ein Konzept für einen KI-Leuchtturm zum Thema Abwärmenutzung aus Re-chenzentren in Frankfurt (Main) zu erarbeiten. Dazu werden zunächst in einem strukturierten Pro-zess die Entscheidungsprobleme im Themenfeld identifiziert, bei denen der Einsatz künstlicher Intelligenz eine deutliche Verbesserung bringen kann.

Die Forscher untersuchen hier z.B. Einsatzgebiete in der Wärmenetzplanung und Standortplanung für Rechenzentren, in der dynamischen Abstimmung von Wärmeangebot und -bedarfs sowie im Bereich der Einflüsse der Abwärme auf das Mikroklima der Stadt Frankfurt (Main).

Künstliche Intelligenz zur Reduktion von Abwärme

„Eine intelligente Kopplung von Erzeugern und Nutzern von Wärme ist mit vielen komplexen Ent-scheidungen verbunden“, kommentiert Dr. Gunnar Schomaker vom Software Innovation Campus Paderborn die Rolle der KI im Projekt. „Maschinelles Lernen kann dabei unterstützen, mit den viel-fältigen Einflüssen zum Beispiel in den Bereichen Energieverfügbarkeit, Umweltfaktoren, Nutzer-verhalten oder Betriebsführung umzugehen. Es wird eine spannende Herausforderung, in DC-HEAT die Potenziale der KI zur Abwärmenutzung aus Rechenzentren zu erforschen und insbesondere die automatisierte Anwendung zu erkunden.“

Das Projekt wird von einem breiten Partnernetzwerk getragen. Neben dem Energiereferat der Stadt Frankfurt (Main) und der Initiative Digitales Hessen unterstützen insbesondere der eco – Verband der Internetwirtschaft e.V. und das Netzwerk energieeffiziente Rechenzentren (NeRZ) das Projekt. Dieser Schulterschluss bietet beste Voraussetzungen für den Erfolg dieses internatio-nal sichtbaren Leuchtturmprojekts zum KI-Einsatz für die Nutzung von Abwärme aus Rechenzentren in Frankfurt (Main). Das Vorhaben  konzentriert sich auf Frankfurt (Main), da hier 40 Prozent der Großrechenzentren in ganz Deutschland angesiedelt sind. Es wird gefördert durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages, im Programm „KI-Leuchttürme für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen“.

Partner

Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit mit Unterstützung von Cloud&Heat Technologies GmbH

SICP – Software Innovation Campus Paderborn

WestfalenWIND IT

Assoziierte Partner

Netzwerk energieeffiziente Rechenzentren NeRZ

Digitales Hessen

Stadt Frankfurt am Main (Energiereferat)

eco-Verband der Internetwirtschaft

Jedes fünfte Startup in Deutschland ist grün – und hat also Produkte und Dienstleistungen im Portfolio, die zu einer Green Economy beitragen. Spitzenreiter beim Anteil grüner Startups an allen Startups an allen Startups ist das Bundesland Schleswig-Holstein.

Energie-Startups spielen in Deutschland eine besonders wichtige Rolle. Mit ihren Innovationen treiben sie die Energiewende voran. Oft erleben sie jedoch ihren Geschäftsalltag als Hürdenlauf. Gerade die strukturellen Regeln des Energiesektors und die komplexe Energiepolitik stellen die jungen Unternehmen vor große Herausforderungen.

Die Zahlen des Green Startup Monitors 2020 sprechen eine deutliche Sprache: 7 von 10 Green Energy Startups wünscht sich einen Abbau von Bürokratie und Regulierung. 6 von 10 wünschen sich zudem eine stärke Förderung ihres Engagements für die Energiewende.

Wie kann die Balance zwischen Innovation und Regulierung gelingen? Welches Innovationssystem braucht Deutschland für eine starke Energiewirtschaft? Das diskutiert der Startup Dialog des Future Energies Science Match 2020.

Programm

Startup-Dialog: Future Energies Pitch 2020

Moderation:

Dr. Anke Rasmus, Startup-SH (Kiel/Schleswig-Holstein)

Impuls:

Green Startup Monitor 2020: Green Energy Startups – zu viel Bürokratie, zu wenig Kapital

Dr. Yasmin Olteanu, Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit (Berlin)

Best Practice:

Wie können Politik und Startups gemeinsam Innovationen voranbringen?

Alexander Sohl, ME Energy (Wildau/Brandenburg), Teilnehmer Future Energies Pitch 2019

Netzunabhängige Ladelösung für Elektroautos

Start-ups:

• Prosumergy (Kassel/Hessen), Solarstrom für Mieter
• Interpanel (Crossen/Thüringen), Innovative Raumklimatisierung über Decken und Wände
• Comgy (Berlin), Digitalisierung der Wohnungswirtschaft
• Naeco Blue (Bad Schwartau/Schleswig-Holstein), Standortgenaue Einspeiseprognosen für Energie aus Wind und Solar

Kommentar:

• Johann Olsen, IO Dynamics (Flensburg/Schleswig-Holstein)
• Pia Dorfinger, Deutsche Energieagentur dena (Berlin)

Panel

Startups zwischen Innovation und Regulierung: Welches Innovationssystem brauchen wir?

Moderation:

Dr. Severin Beucker, Gründer und Geschäftsführer, Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit (Berlin)

Themen:

• Welche Typen von Reallaboren braucht das Innovationssystem?
• Wie treiben wir Innovation voran? Welche Rolle nehmen Politik und Staat ein?
• Welche Herausforderungen erleben Energie-Startups bei der Umsetzung innovativer Geschäftsmodelle? Welche Unterstützungsformen fehlen? Welche funktionieren?
• Welche Regulatorien müssen sich im Energiewirtschaftsgesetz ändern, um die von Startup entwickelten Innovationen leichter umzusetzen?

Es diskutieren:

• Pia Dorfinger, dena (Berlin), Teamleitung „Start-ups and Innovations“, Deutsche Energie-Agentur
• Anke Rasmus, Startup-SH (Kiel/Schleswig-Holstein), Leitung des Zentrums für Entrepreneurship, Uni Kiel
• Günther Ohland, Smarthome Initiative Deutschland e.V. (Berlin), Vorsitzender des Vorstands
• Berger Christoph, Startup Vilisto (Hamburg), Digitales Wärmemanagement für Nichtwohngebäude

Die Session „Start-up Dialog“ des Future Energies Science Match 2020 ist Teil der Borderstep-Dialogreihe „Grüne Gründungen stärken!“. Sie hat das Ziel, Kenntnisse über die Rahmenbedingungen, die Bedeutung, die Trends und die Hürden grüner Start-ups zu vermitteln. Dadurch sollen Initiativen zur zielgruppengerechten Förderung grüner Start-ups ausgelöst oder verstärkt werden.

Klimaneutralität von Rechenzentren durch Nutzung der Abwärme: Für diese Vision sucht das Borderstep-Projekt HotFlAd (Abwärmenutzung aus Kompakt-Rechenzentren mit Hot-Fluid-Adsorptionskälte-System) Lösungen.

Alles bereit für den Labortest

Nach Verzögerungen ist nun der Prüfstand für das Konzept am Herman-Rietschel-Institut fertiggestellt. Das bestehende Forschungsrechenzentrum arbeitete bisher mit Luftkühlung und musste umgebaut werden. Dafür wurden Server und Kühlkörper ausgetauscht und neu positioniert. Außerdem wurden eine Adsorptionskälteanlage – einschließlich sämtlicher Verrohrungen – und die für den Betrieb notwendige MSR-Technik installiert. Nach umfangreichen Regulierungs-, Optimierungs- und Testmaßnahmen der Einzelkomponenten kann nun im Labortest die nächste Phase zur weiteren Feinoptimierung und Demonstration gestartet werden.

Klimaneutrales Energiekonzept für Rechenzentren

Ziel des Vorhabens ist, den Primärenergiebedarf im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik sowie im Gebäudebereich zu reduzieren. Dafür wird im Projekt HotFlAd ein innovatives, nachhaltiges und weitgehend klimaneutrales Energiekonzept für kompakte Rechenzentren entwickelt.

Nutzung der Abwärme von Servern

Kern des Projekts ist die Nutzung der Abwärme von Servern in Rechenzentren. Derzeit stellt die Abwärme in Rechenzentren ein Abfallprodukt dar. Nach dem in dem Projekt entwickelten Verfahren wird sie nun durch eine neuartige Flüssigkeitskühlung auf hohem Temperaturniveau abgeführt und steht damit konzentriert für verschiedene Anwendungen zur Verfügung. In HotFlAd wird die Nutzung dieser Wärme als Antriebsenergie eines Adsorptionsprozesses zur Kälteerzeugung im Labor erprobt und für reale Anwendungen optimiert. Anschließend soll das Verfahren in einem Feldversuch demonstriert werden.

Projektpartner

• Borderstep Institut
• TU-Berlin, Hermann-Rietschel-Institut, Berlin
• dc-ce RZ-Beratung GmbH & Co. KG, Frankfurt am Main
• Cloud&Heat GmbH, Dresden
• InvenSor GmbH, Berlin
• noris network AG, Nürnberg
• Thomas-Krenn.AG, Freyung
• TOBOL GmbH, Leinefelde-Worbis

Sind europäische Data Center bereit für die Klimaziele des europäischen Green Deals? Eine neue Studie mit Best Practices im Bereich energieeffiziente Rechenzentren formuliert technologische Entwicklungspotenziale sowie politische Handlungsempfehlungen. Die Studie wurde von Borderstep im Rahmen der eco Allianz zur Stärkung digitaler Infrastrukturen in Deutschland erstellt.

• CO₂-Emissionen von Rechenzentren seit 5 Jahren in Europa rückläufig, trotz massiver Steigerung der Rechenleistung
• Politik muss in Forschung und Förderung investieren, um Ziele des EU Green Deals zu erfüllen
• Best Practices: Rechenzentren in Portugal, Spanien, Schweden und Deutschland besitzen Zukunftspotenziale für eine nachhaltige Digitalisierung
• Beschleunigte Energiewende kann in Deutschland die CO₂-Einsparungen deutlich erhöhen

Digitalisierung braucht leistungsfähige digitale Infrastrukturen in Form von Rechenzentren, Edge Computing und Cloudangeboten. Das Ökosystem digitaler Infrastrukturen benötigt Energie für den Transfer von Daten und um diese zu speichern sowie zu verarbeiten. Europäische Rechenzentren bilden das Rückgrat der Digitalisierung und zählen im weltweiten Vergleich bereits heute zu den energieeffizientesten. Dennoch können in Zukunft weitere Effizienzpotenziale genutzt und dadurch noch mehr Energie eingespart werden. Vorallem in Deutschland kann eine beschleunigte Energiewende, durch die der zur Verfügung gestellte Energiemix weiter optimiert wird, dazu beitragen, dass die CO2-Emissionennoch zügiger gesenkt werden.

Zu diesen zentralen Ergebnissen kommt die aktuelle Studie „Rechenzentren in Europa –Chancen für eine nachhaltige Digitalisierung“der unter dem Dach des eco Verbands gegründeten Allianz zur Stärkung digitaler Infrastrukturen in Deutschland, gemeinsam erarbeitetmit dem Borderstep Institut und mit Unterstützung des Vodafone Instituts.

Hier kann die Studie kostenfrei bestellt werden.

Politik muss in Forschung und Förderung investieren, um Ziele des EU Green Deals zu erfüllen

Investiert die Politik jetzt in die Forschung und Förderung für energieeffiziente digitale Infrastrukturen und vor allem in Deutschland in eine zügige Energiewende, erhöht dies die CO2-Einsparpotenziale deutlich. Mithilfe von innovativen Technologien und Lösungen sowie einer gesteigerten Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie werden digitale Infrastrukturen noch nachhaltiger. Dies wirkt sich wiederum positiv auf sehrviele weitere Bereiche aus, wie ressourcenschonende Industrie-und Arbeitsprozesse oder eine emissionsmindernde Städte-und Verkehrsplanung. Voraussetzung dafür ist die Schaffung eines funktionierenden digitalen Ökosystems aus effizienten Rechenzentren, einem flächendeckend ausgebauten Breitbandnetz, einem raschen Ausbau der 5G Netze und energieeffizient programmierter Software.

„Wir haben es jetzt in der Hand, mit Hilfe leistungsfähiger und effizienter digitaler Infrastrukturen zu einem klimaneutralen Europa im Sinne des EU Green Deals beizutragen“, sagt Dr. Béla Waldhauser, Sprecher der Allianz zur Stärkung digitaler Infrastrukturen in Deutschland. Dazu müssten Politik, Wirtschaft und Wissenschaft jetzt an einem Strang ziehen und gemeinsame Lösungen entwickeln – unter der Prämisse, gleichzeitig attraktive Standortbedingungen für die Betreibervon Rechenzentren in Deutschland und Europa zu erhalten.

Das größte Potenzial für eine gesteigerte Energieeffizienz im Bereich Rechenzentren weisen vor allem Technologien im Bereich der Kühlung und Klimatisierung von Rechenzentren, wie insbesondere deren Abwärmenutzung auf. Dafür müssen Stadtplanung, kommunale Stadtwerke und die Betreiber digitaler Infrastrukturen gemeinsame Szenarien zur optimalen Umsetzung skizzieren und realisieren.

Best Practices: Zukunftspotenziale in Deutschland, Spanien, Schweden und Portugal

Welche Standorte bereits heute mithilfe der am Markt verfügbaren innovativen Technologien und Anwendungen große Mengen an Energie einsparen, zeigt die Studie anhand verschiedener Best Practice Beispiele auf. Neben Data Centern aus Portugal, Spanien und Schweden zählen hierzu auch drei Rechenzentren in Deutschland. So kann beispielsweise das Eurotheumin Frankfurt am Main mithilfe eines wasserbasierten Direktkühlsystems rund 70 Prozent seiner eigenen Abwärme nutzen, um ansässige Büro-und Konferenzräume sowie die Hotels und Gastronomie vor Ort zu beheizen. Auch weitere Use Cases wie der GreenIT Cube in Darmstadt, der jährlich etwa 15.000 Tonnen CO2-Emissionen einspart und gleichzeitig bis zu 40.000 Server aufnehmen kann verdeutlichen, dass sich eine große Rechenkapazität und ein hohes Effizienzpotenzial nicht gegenseitig ausschließen, sondern zwei Seiten derselben Medaille sind.

Inger Paus, Geschäftsführerin des Vodafone Instituts: „Die Studie zeigt deutlich, dass digitale Infrastrukturen wie energieeffiziente Rechenzentren ein zentraler Baustein für die grüne Transformation unserer Wirtschaft sind. Wenn wir eine nachhaltige Digitalisierung in Deutschland und Europa anstreben, müssen wir jetzt sowohl ausreichend in die Forschung innovativerTechnologieansätze als auch in die Förderung und in den Aufbau energieeffizienter digitaler Infrastrukturen investieren. Nur so erreichen wir das EU-Ziel, bis 2030 zu 100 Prozent die CO2-Emissionen von Rechenzentren einzusparen.“

CO2-Emissionen europäischerRechenzentren trotz steigender Rechenleistung seit 5 Jahren rückläufig

Mehr Digitalisierung bedeutet auch mehr Speicherung sowie Verarbeitung von Daten und damit auch mehr Energieverbrauch. Diesen jedoch mit einer Zunahme der CO2-Emissionen gleichzusetzen, sei irreführend, mahnt auch Dr. Béla Waldhauser: „Die Politik bewertet digitale Technologien und Dienste aktuell oftmals kritisch in Bezug auf ihre Energiebilanz und Klimawirkung. Doch das ist ein Trugschluss: Die Digitalisierung hält gerade nicht nur unser Wirtschafts-und Sozialleben am Laufen, sondern ist auch Teil der Lösung, um die Klimakrise zu bewältigen.“

Bereits jetzt ist die Branche auf einem guten Weg: Während sich der Bedarf an Rechenleistung durch die anhaltende Digitalisierungvon Wirtschaft und Gesellschaft in den vergangenen 10 Jahren verzehnfacht hat, ist der Energiebedarf pro Gigabit in Rechenzentren heute 12 Mal niedriger als noch im Jahr 2010. Seit 2015 entwickeln sich die CO2-Emissioneneuropäischer Rechenzentren in ganzEuropa rückläufig, trotz massiver Steigerung der Rechenleistung. Dieser Trend wird auch in Zukunft erkennbar bleiben.*

Beschleunigte Energiewende kann auch in Deutschland die CO2-Einsparungen massiv senken

Gleichzeitig sieht die unter dem Dach des eco Verbands gegründete Allianz aus wichtigen Vertretern der Rechenzentrums-Branche vor allem für Deutschland noch deutlichen Nachbesserungsbedarf, damit die Ziele des EU Green Deals umgesetzt werden können. „Die besten und ehrgeizigsten Klimaziele bringen natürlich nichts, solange sie nicht realistisch sind“, so Waldhauser weiter. „Unsere Branche unterstützt die EU-Klimaziele mit voller Kraft, doch um den klimaneutralen Betrieb vollständig umzusetzen, müssen in einem ersten Schritt vor allem in Deutschland zunächst die notwendigen Grundvoraussetzungen geschaffen werden.“ Für Deutschland sieht Waldhauser diesbezüglich einen flächendeckenden Ausbau des Breitbandnetzes, die Verbreitung von 5G-Technologien und vor allem eine beschleunigte Energiewende als entscheidende Stellhebel für mehr Energieeffizienz und eine rasche Reduktion der CO2-Emissionen an.“

Waldhauser: „Neben einem nachhaltig ausgebauten Ökosystem digitaler Infrastrukturen brauchen wir einen digitalen Binnenmarkt, der Standorte in Europa für die jeweils geforderten Anforderungen gleichberechtigt befähigt, Anbieter digitaler Infrastrukturen zuvergleichbaren Bedingungen und Bedarfen anzusiedeln. Konkret ist hier ein Industriestrompreis für digitale Infrastrukturanbieter sicherlich das richtige Ziel für ein solches Level Playing Field, das Europa auch gegenüber internationaler Konkurrenz wettbewerbsfähig bleiben lässt.“

*Trotz eines Anstiegs des Energiebedarfs europäischer Rechenzentren um 24% (2015-2020) konnten für den gleichen Zeitraum die Treibhausgas-Emissionen um 8% gesenkt werden (vgl. Borderstep 2020).