CO2-intelligente Datacenter

Wie Google seine Rechenzentren auf erneuerbare Energien ausrichtet

20.11.2020
Anzeige  Regenerative Energien haben den Nachteil, dass sie nicht permanent gleichmäßig vorhanden sind. Mit seiner CO2-intelligenten Computing-Plattform hat Google jetzt eine Technologie entwickelt, die dieses Manko ausgleichen kann.
Dank einer CO2-intelligenten Computing-Plattform können Googles Rechenzentren die Verarbeitung ihrer Workloads nach der aktuellen Verfügbarkeit regenerativer Energien ausrichten.
Dank einer CO2-intelligenten Computing-Plattform können Googles Rechenzentren die Verarbeitung ihrer Workloads nach der aktuellen Verfügbarkeit regenerativer Energien ausrichten.
Foto: Google

Der Klimawandel erfordert neue Ansätze bei der Erzeugung und Nutzung von Energie. Google ist bereits seit 2007 klimaneutral. 2019 konnte es zudem das dritte Jahr in Folge seinen Energieverbrauch durch den Einkauf erneuerbarer Energie zu 100 Prozent ausgleichen.

Als nächstes Ziel möchte Google nun in all seinen Rechenzentren, die seine Produkte zu Milliarden von Menschen in aller Welt bringen, rund um die Uhr CO2-freie Energie nutzen. Dafür bedarf es einer engen Zusammenarbeit zwischen Rechenzentren und Lieferanten CO2-freier Energie wie Sonne und Wind.

Intel hat den Beginn einer neuen Ära der gemeinsamen Unternehmensverantwortung angekündigt. Bis 2030 wird Intel beim Wasserverbrauch einen positiven Nettosaldo erzielen, 100 Prozent Energie aus erneuerbaren Quellen nutzen, überhaupt keinen Müll mehr auf Deponien entsorgen und weitere absolute Kohlendioxid-Emissionsreduzierungen erzielen, selbst wenn sie gleichzeitig ihre Produktionskapazität erhöhen.

"Unsere Welt steht vor Herausforderungen, wie wir sie noch nie zuvor gesehen haben. Die dringende Notwendigkeit, angesichts von Problemen wie dem Klimawandel, der tiefen digitalen Kluft, mangelnder Inklusion und globaler Pandemien zu handeln, erfordert eine neue Ära der gemeinsamen Verantwortung", sagt Ana Radovanovic, Technical Lead for Carbon-Intelligent Computing bei Google.

Neue "CO2-intelligente" Computing-Plattform

Googles jüngste Errungenschaft in Sachen Nachhaltigkeit ist eine neue, von einem kleinen Team aus Ingenieuren entwickelte "CO2-intelligente" Computing-Plattform. Dieses erste System seiner Art für seine Hyperscale-Datacenter (sehr große Rechenzentren) führt viele rechenintensive Aufgaben zu Zeiten aus, in denen CO2-arme Energiequellen wie Wind und Sonne im Überfluss vorhanden sind und kommt dafür ohne zusätzliche Computerhardware aus.

Die Leistung von Google-Diensten wie Search, Maps und YouTube, die rund um die Uhr genutzt werden, wird davon nicht beeinträchtigt. Durch die zeitliche Verlagerung weniger zeitkritischer Computing-Aufgaben (zum Beispiel das Erstellen neuer Filtereigenschaften auf Google Photos, Videoverarbeitung auf YouTube oder die Aufnahme neuer Wörter in Google Translate) verringern wir den CO2-Fußabdruck des Stromnetzes und nähern uns dem Ziel einer CO2-freien Energieversorgung rund um die Uhr.

Foto: Google
Foto: Google

Die beiden Abbildungen demonstrieren die Verlagerung von Computing-Aufgaben auf andere Tageszeiten entsprechend der Verfügbarkeit CO2-armer Energiequellen; hier Windenergie in den Abendstunden und Sonnenenergie tagsüber.

Jeden Tag gleicht diese CO2-intelligente Plattform in jedem Google-Rechenzentrum zwei unterschiedliche Prognosen für den folgenden Tag ab. Eine kommt von Googles Partner Tomorrow und sagt voraus, wie stark sich die durchschnittliche CO2-Intensität pro Stunde im örtlichen Stromnetz im Tagesverlauf verändern wird. Sie wird ergänzt durch eine interne Google-Prognose, aus der hervorgeht, welche Energieressourcen ein Rechenzentrum in jeder Stunde voraussichtlich benötigen wird, um in diesem Zeitraum seine Computing-Aufgaben auszuführen.

Auf dieser Basis werden nun die Computing-Aufgaben stündlich auf die Verfügbarkeit CO2-armer Energie abgestimmt. Erste Ergebnisse zeigen, dass eine CO2-bewusste Lastverschiebung tatsächlich funktioniert. Wie das Pilotprojekt beweist, kann dieser Betriebsmodus durch das Verlagern von Computing-Aufgaben den Anteil an CO2-armer Energie am Gesamtverbrauch erhöhen.

Die Daten aus Googles Pilotprojekt veranschaulichen, wie das neue System die Rechenleistung von der Ausgangslinie (gestrichelte Linie) verschiebt, um sie besser auf weniger CO2-intensive Tageszeiten mit reichlich Windenergie abzustimmen, zum Beispiel am frühen Morgen und am späten Abend (durchgezogene Linie). Die grau schattierten Bereiche sind Tageszeiten, in denen mehr CO2-intensive Energie in das Stromnetz gespeist wird.
Die Daten aus Googles Pilotprojekt veranschaulichen, wie das neue System die Rechenleistung von der Ausgangslinie (gestrichelte Linie) verschiebt, um sie besser auf weniger CO2-intensive Tageszeiten mit reichlich Windenergie abzustimmen, zum Beispiel am frühen Morgen und am späten Abend (durchgezogene Linie). Die grau schattierten Bereiche sind Tageszeiten, in denen mehr CO2-intensive Energie in das Stromnetz gespeist wird.
Foto: Google

Wie geht es weiter?

In der ersten Version dieser CO2-intelligenten Computing-Plattform liegt der Schwerpunkt darauf, Aufgaben innerhalb desselben Rechenzentrums auf andere Tageszeiten zu verschieben. Darüber hinaus wäre es auch möglich, flexible Computing-Aufgaben auf unterschiedliche Rechenzentren zu verlagern, um mehr Aufgaben an umweltfreundlicheren Orten und zu umweltfreundlicheren Zeiten auszuführen.

In Zukunft plant Google, Lasten sowohl zeitlich als auch örtlich zu verlagern, um CO2-Emissionen auf Stromnetzebene zu minimieren. Diese Methodik einschließlich der Leistungswerte nach der globalen Einführung wird demnächst in Forschungspublikationen veröffentlicht. Der Konzern hofft, dass die daraus gewonnenen Erkenntnisse andere Organisationen dazu anregen, eigene Versionen einer CO2-intelligenten Plattform zu entwickeln und damit gemeinsam mit Google die CO2-freie Stromerzeugung weltweit anzukurbeln.

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