Bei Sonne & Wind laufen die Rechenzentren von Google zu Höchstform auf

Autor: Ana Radovanovic, Technical Lead for Carbon-Intelligent Computing

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

Als nächstes Ziel möchten wir nun in allen unseren Rechenzentren, die unsere Produkte zu Milliarden von Menschen in aller Welt bringen, rund um die Uhr CO₂-freie Energie nutzen. Dafür bedarf es einer engen Zusammenarbeit zwischen unseren 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 % Energie aus erneuerbaren Quellen nutzen, 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.

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Neue „CO₂-intelligente” Computing-Plattform

Unsere 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 unsere Hyperscale-Rechenzentren (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.

Die Abbildung demonstriert 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 unsere CO₂-intelligente Plattform in jedem Google-Rechenzentrum zwei unterschiedliche Prognosen für den folgenden Tag ab. Eine kommt von unserem 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 unser Pilotprojekt beweist, können wir durch das Verlagern von Computing-Aufgaben den Anteil an CO₂-armer Energie an unserem Gesamtverbrauch erhöhen. 

Die Daten aus unserem 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.

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 planen wir, Lasten sowohl zeitlich als auch örtlich zu verlagern, um CO₂-Emissionen auf Stromnetzebene zu minimieren. Unsere Methodik einschließlich der Leistungswerte nach der globalen Einführung wird demnächst in Forschungspublikationen veröffentlicht. Wir hoffen, dass unsere Erkenntnisse andere Organisationen dazu anregen, eigene Versionen einer CO₂-intelligenten Plattform zu entwickeln und damit gemeinsam mit uns die CO₂-freie Stromerzeugung weltweit anzukurbeln.

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