Rechenzentren: Gesetzliche Vorgaben fördern Klimaschutz

Die Umweltbelastung des Internets ebenso komplex wie enorm. Gesetzliche Vorgaben sorgen dafür, dass der Datenhunger nicht zur großen Klimabelastung wird.

Eine Welt ohne das Internet ist undenkbar. Beim Shopping nutzen viele Menschen Amazon, das Streaming ersetzt vermehrt das klassische Fernsehen – und Google ist schon seit mehr als einem Jahrzehnt eine global gefragte Antwortmaschine. Aus der Nutzung der vielen Online-Tools entstehen neue Fragen – für Umwelt und Klima. Denn der Energieverbrauch steigt ins Unermessliche. Zwar entspricht eine einzelne Suchanfrage nur rund zwei Gramm CO₂, doch die Summe aller Google-Ergebnisse zeigt das wahre Ausmaß: Alle Google Suchanfragen eines Monats erzeugen zusammen so viel CO₂ wie eine Autofahrt von 1.008.263 Kilometern Länge – das entspricht etwa 25 Weltumrundungen!

Bedarf an Rechenzentren steigt

Immer neue Tools sorgen dafür, dass der Verbrauch perspektivisch nicht sinken wird. Im Gegenteil: Programme wie das als intelligent geltende Large Language Model ChatGPT erhöhen die CO₂-Emissionen um ein Vielfaches. Die verschiedenen Quellen gehen dabei von einem 24- bis 236-fach höheren Energieverbrauch aus. Ein bedeutender Anteil der Emissionen entsteht mit dem Betrieb und der Kühlung von Rechenzentren.

Um den gigantischen Bedarf an Online-Angeboten zu decken, reicht es längst nicht aus, vorhandene Rechenzentren effizienter zu gestalten. Zusätzlich werden neue Server und Gebäude benötigt. Die Nachfrage steigt nicht nur global, sondern auch regional. Speziell rund um den Internetknoten im Rhein-Main-Gebiet steigt die Nachfrage nach neuen Rechenzentren. Davon ist auch die Energieversorgung betroffen.

Voraussetzungen für den Betrieb

Ohne eine behördliche Genehmigung dürfen Rechenzentren gar nicht errichtet werden. Bereits bei der Planung haben Betreiber und Architekten viele Details zu berücksichtigen. Geräte und Infrastrukturen wie Server, Speicher und Netzwerkkomponenten sind dabei zumeist im Fokus, ebenso wie Datenschutz und Cybersecurity. Doch es gibt zahlreiche weitere Voraussetzungen, die für den Betrieb relevant sind.

Um das Genehmigungsverfahren zu vereinfachen, werden häufig viele kleine einzelne Rechenzentren zu einem Campus geclustert. Der Vorteil: Sind die einzelnen Rechenzentren des Campus eigenständige Anlagen mit einer Feuerwärmeleistung von weniger als 50 MW, dann müssen Betreiber nur die Anforderungen und Vorgaben des Baurechts erfüllen.

Als Teil der kritischen Infrastruktur müssen Rechenzentren ohne Unterbrechungen mit Energie versorgt werden. Dafür wird in der Regel eine Notstromversorgung mittels Notstromdieselmotoranlagen (NDMA) sichergestellt. Diese Geräte sind flexibel und für temporäre Einsätze geeignet. Sie bestehen aus einem Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt, um die benötige Energie zu erzeugen. Als Kraftstoff kommt zumeist Heizöl oder Diesel zum Einsatz.

Eine Schornsteinhöhenbestimmung ist elementarer Bestandteil des Verfahrens

Im Notstrombetrieb entstehen allerdings Abgase, die vorschriftsgemäß abgeführt werden müssen. Die 44. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetztes nimmt dafür die Betreiber in die Pflicht. Zum einen bezüglich der Emissionsgrenzwerte für Verbrennungsmotoranlagen – zum anderen bei den Ableitbedingungen. Als ein Teil der Genehmigungsvoraussetzungen sind die Abgase aus den NDMA so abzuführen, dass ein ungestörter Abtransport mit der freien Luftströmung ermöglicht wird. Davon ausgehend wird die Schornsteinhöhe berechnet und geplant. 

Die Anforderungen für die Bestimmung der erforderlichen Schornsteinhöhe sind in erster Linie von der Feuerungswärmeleistung anhängig. Je größer diese ist, umso höher beziehungsweise strenger sind die Anforderungen – und umso höher ist meist auch die erforderliche Schornsteinhöhe. 

Neben der Feuerungswärmeleistung spielen die mit dem Abgas emittierten Emissionen eine Rolle bei der Schornsteinhöhenbestimmung. Für relevante Schadstoffe gibt es Bagatellgrenzen, bei deren Unterschreitung eine Schornsteinhöhenbestimmung bereits ausreichend für das Genehmigungsverfahren sein kann.

Immissionsprognosen sind zusätzliche Lösung

Zumeist werden allerdings die Bagatellmassenströme überschritten oder die berechnete Schornsteinhöhe ist unverhältnismäßig hoch für den kurzzeitigen Betrieb der NDMA ist. Nicht selten steht ein Betreiber vor der Herausforderung, für beide Probleme eine Lösung zu finden.

In diesen Fällen muss eine Immissionsprognose für das Genehmigungsverfahren erstellt werden. Die Berechnung weist nach, wie sich die Abgase verteilen, wenn Sie den Schornstein verlassen haben. Verschiedene Tools können dabei die Ausbreitung anschaulich visualisieren. Betreiber können so ermitteln lassen, welche Schornsteinhöhe erforderlich ist – und nachweisen, wie die Immissionsgrenzwerte der TA Luft eingehalten werden, auch bei einer niedrigeren Schornsteinhöhe.

Fazit

Für den Klimaschutz muss der Betreiber im Genehmigungsverfahren eines Rechenzentrums nachweisen, dass die zulässigen Immissionswerte im Einwirkungsbereich seiner Anlage eingehalten werden. Die Berechnung der Schornsteinhöhe und eine Immissionsprognose sind hierfür essenziell. Mit den Ergebnissen sehen Betreiber auf einen Blick, welche Voraussetzungen bereits erfüllt sind – und wo die Planung angepasst werden muss, damit das Rechenzentrum möglichst umweltschonend den Betrieb aufnehmen kann.