Nachhaltigkeit der Cloud-Betreiber unter der Lupe Gibt es sie wirklich, die „grüne“ Cloud?

Nachhaltigkeit nimmt für immer mehr Unternehmen einen hohen Stellenwert ein. Auch Cloud-Anbieter haben ein Umweltbewusstsein und wollen klimafreundlich wirtschaften. Wie findet man eine „grüne“ Cloud und gibt es überhaupt schon welche?

Die enormen Kapazitäten und das rasante Wachstum der führenden Public-Cloud-Hyperscaler lösen immer wieder Kontroversen aus. Der kumulierte Energie- und Wasserverbrauch dieser Betreiber verschafft den Nutzerinnen und Nutzern schon mal schlechtes Gewissen.

Was hinter „grünen“ Clouds steckt

Laut Microsoft sei die Azure-Cloud „je nach spezifischem Vergleich“ zwischen 22 und 93 Prozent „energieeffizienter als herkömmliche Unternehmensrechenzentren“. Auch Amazon behauptet großartiges: Die AWS-Infrastruktur sei sogar „bis zu fünf Mal energieeffizienter als typische europäische Rechenzentren“, so singt das Unternehmen auf seiner Webseite ein Loblied auf sich selbst. Europäische Rechenzentren zählen im Übrigen zu den energieeffizientesten der Welt.

Der AWS-Mutterkonzern Amazon steht seit geraumer Zeit im Fokus von Umweltkontroversen und bemüht sich auch aktiv um Kurskorrekturen (zum Beispiel mit elektrischen Lieferfahrzeugen für Prime). Umweltschutz- und Verbraucheraktivisten haben sich mit dem Unternehmen auseinandergesetzt, und sogar die eigenen Mitarbeiter haben öffentlich – und gegenüber ihren Führungskräften in offenem Widerspruch – die Praktiken angeprangert, die sie als Beitrag zum negativen Umwelteinfluss von Amazon betrachten.

Der Umgang mit den Ressourcen

Microsoft nutzt Immersionskühlung, um die Umweltauswirkungen des IT-Betriebs der Cloud zu minimieren. Amazons bevorzugte Kühlungstechnologie ist die Verdunstungskühlung. Beide Technologien brauchen idealerweise Wasser, das ultimative nicht-toxische, nicht patentierbare Kühlmittel, dessen Knappheit in vielen Regionen der Welt ganze Ökosysteme verändert.

Für Hyperscaler wie AWS und Microsoft bedeutet ein nachhaltiger Betrieb daher auch ein Bestreben, die Wassermenge zu reduzieren, die zur Kühlung benötigt wird. Die Bemühungen der führenden Cloud-Anbieter rund um den schonenden Umgang mit der Ressource Wasser zeigen lobenswerte Resultate. Selbst die größten Rechenzentren von AWS verbrauchen bei vollständiger Kapazität lediglich die gleiche Wassermenge pro Jahr wie gerade einmal 25 US-Haushalte. Das kann sich ja bereits sehen lassen. Um den Verbrauch von Trinkwasser zu reduzieren, will AWS die Nutzung von Regenwasser und recyceltem Wasser zur Kühlung der Cloud ausbauen.

Ein weiteres heikles Thema ist die Aufbereitung von verbrauchtem Kühlwasser. Durch die Kooperation mit Organisationen wie Water.org und WaterAid in Indien und Indonesien bis Anfang 2022 hat AWS über 250.000 Menschen in diesen Gemeinden sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen zur Verfügung gestellt. In einigen Gemeinden an der nordamerikanischen Westküste speist AWS bis zu 96 Prozent des verbrauchten Kühlwassers nach industrieller Aufbereitung in Flüsse oder Bewässerungssysteme der Agrarwirtschaft ein. Ob das jetzt an der Gemüsetheke und am Frühstückstisch eindeutig von Vorteil ist, wird sich erst noch erweisen müssen. Während die Interessen der Wasserverbraucher in dürregeplagten Regionen wie dem weiten Westen Nordamerikas, auf der iberischen Halbinsel und in Afrika eine sofortige Handlung erfordern, sind die langfristigen Auswirkungen noch weitgehend unerforscht und das Umweltbewusstsein einiger Stakeholder erst noch in Entstehung begriffen.

Auch der Verbrauch von Energie ist nicht ohne; die Cloud skaliert ihren Appetit danach bekanntlich in Hyperscale-Dimensionen. Eine überlegene Energieeffizienz steht bei allen Cloud-Anbietern daher schon länger ganz oben auf der Prioritätenliste. Im Jahr 2022 ließ sich 90 Prozent des von Amazon verbrauchten Stroms – direkt oder indirekt (z.B. über Herkunftszertifikate) – auf erneuerbare Energiequellen zurückführen. So wurde Amazon zum größten privaten Abnehmer erneuerbarer Energien. AWS hat sich zum Ziel gesetzt, den Cloud-Betrieb bis zum Jahre 2025 zu hundert Prozent mit erneuerbarer Energie zu versorgen.

Microsoft setzt auf saubere Energiespeicher sowie saubere Kraftstoffe für die Notstromversorgung, darunter Wasserstoff. Das Schöne daran: Wasserstoff verbrennt zu reinem Wasser und setzt dabei thermische Energie frei, aus der sich Strom erzeugen lässt. Die Verbrennung von Wasserstoff gilt aus chemischer Sicht als sauber und hat einen akzeptablen Gesamtwirkungsgrad von etwa 60 Prozent. Doch Wasserstoff ist nur so „grün“, wie „grün“ die Energiequelle(n) am Ursprungsort der Erzeugung. Wasserstoff aus Windenergie und Kernkraft ist immer noch Wasserstoff, doch die Umweltauswirkungen sind diametral unterschiedlich.

Woher die Energie kommt

Um seine Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, hat Amazon eine Reihe und Fotovoltaik-Anlagen und Windparks errichtet, unter anderem auch in der deutschen Ostsee, und baut sie weiter aus. Im Mai 2023 finanzierte Amazon über 401 Projekte für erneuerbare Energien in 22 Ländern, darunter 80 Solarprojekte und 48 große Wind- und Solarprojekte in Europa. Bei vollem Betrieb sollen diese Projekte insgesamt 56.881 Gigawattstunden (GWh) an sauberer Energie erzeugen. Dies entspricht dem Jahresverbrauch von 15,3 Millionen Haushalten in Europa.

Um die Energieeffizienz zu steigern, investiert Amazon nicht zuletzt auch in AWS-eigene Chips. Die dritte Generation des Arm-basierten Prozessors AWS Graviton3, die in einigen EC2-Instanztypen zum Einsatz kommt, verbraucht bis zu 60 Prozent weniger Energie als vergleichbare Amazon EC2-Instanzen mit anderen Chips bei vergleichbarer Last. Amazons ML-Chip Inferentia ist bis zu 54 Prozent energieeffizienter als Alternativen und kann die Kosten um bis zu 90 Prozent gegenüber vergleichbaren Instanzen reduzieren.

Maßnahmen für einen besseren CO₂-Fußabdruck

Amazon investiert aktuell 1,5 Millionen Euro in die weltweit erste gewerbliche Algenzuchtfarm zwischen Windparks, um Möglichkeiten der CO₂-Reduktion durch „Landwirtschaft auf See“ zu erforschen. Das Pflanzenwachstum durch Photosynthese bindet das Kohlenstoffdioxid aus dem Wasser und/oder aus der Atmosphäre. Würde die Algenzucht auf alle Flächen zwischen Windparks in der Nordsee Fuß fassen – voraussichtlich ist hierbei von 1 Million Hektar bis zum Jahre 2040 die Rede – ließen sich potenziell mehrere Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr im natürlichen Kreislauf binden und sogar bis zu 85.000 Arbeitsplätze schaffen. Und wer weiß, vielleicht sind diese Algen ja sogar lecker.

Die Auswirkungen der Windfarmen auf das übrige Ökosystem (also etwas das Wohlbefinden der Delphine, Wale & Co.) und den Fortbestand der Artenvielfalt stehen jedoch offenbar nicht im Mittelpunkt.

Im Rahmen des Projektes Microsoft Cloud for Sustainability will Redmond wiederum den Cloud-Nutzern zu mehr Transparenz in puncto Nachhaltigkeit verhelfen. Cloud-Dienste auf Azure sollen Unternehmen darin unterstützen, Einblicke in ihre eigenen Umweltauswirkungen zu gewinnen und ihren ökologischen Fußabdruck in den Griff zu bekommen. Microsofts SaaS-Angebote erkennen die Datenquellen in Echtzeit und nutzen sie autark, um das Nachhaltigkeits-Reporting zu beschleunigen und zu automatisieren. Für viele Endnutzer der Cloud war dies bisher eine erhebliche Herausforderung.

Microsoft geht in dieser Hinsicht bereits selbst mit gutem Beispiel voran. Der Sustainability Calculator von Microsoft Azure konzentriert sich speziell auf die Umweltauswirkungen, die beim Verbrauch der Dienste der Cloud-Produkte Azure und Dynamics 365 von Microsoft durch die Endnutzerinnen und -nutzer entstehen. Bei AWS nennt sich ein vergleichbares Werkzeug Customer Carbon Footprint Tool.

Der Amazon Sustainability Accelerator schließlich fördert Start-ups mit Umwelt-Fokus. Amazon verwaltet den Accelerator gemeinsam mit EIT Climate-KIC durch, Europas führendem Zentrum für Klima-Innovationen, und WRAP, einer britischen NGO mit Fokus auf Kreislaufwirtschaft (also etwa Recycling, Reuse, etc.).

Deutschlands grün(st)e Clouds und Cloud-Dienstleister

Auch jenseits der globalen Hyperscaler tut sich in Sachen Nachhaltigkeit eine ganze Menge. Die Hetzner Online GmbH aus Bayern mit Standorten in Deutschland, Finnland und den Vereinigten Staaten trimmt ihre Rechenzentren schon länger auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. Das erklärte Ziel besteht darin, umweltfreundliche Technologien und innovative Ansätze in der Cloud-Bereitstellung zu nutzen. Im Data Center Park Helsinki in Finnland setzt Hetzner für alle Energiebedarfe seiner Cloud-Dienste auf eine Kombination aus Wind- und Wasserkraft. Zudem nimmt Hetzner bei allen Investitionen in Hardware schon seit Jahren die Energieeffizienz genau unter die Lupe. Der Cloud-Betreiber misst den Stromverbrauch von Hardware und Netzwerkkomponenten punktgenau und berücksichtigt die resultierenden Erkenntnisse als wesentliches Kriterium bei der Auswahl der Komponenten.

Auch die Plusserver GmbH, einer von Deutschlands führenden Multi-Cloud-Anbieter, bietet „grüne“ Cloud-Dienste an, eine Kombination aus Technologie mit ökologischer Verantwortung. „Auf einzigartige Weise“ kombiniert Plusserver nach eigenen Angaben die eigenen Cloud-Lösungen mit den Angeboten von Hyperscalern (einschließlich GPC), um eine kundenorientierte und verwaltete Multi-Cloud zu schaffen. Kunden würden dadurch Unabhängigkeit von ihren Cloud-Anbietern wahren und behielten mehr Kontrolle über ihre Daten. Plusserver rühmt sich so prominenter Kundschaft wie Henkel, Messe Düsseldorf und Naturstrom.

„Für die Umwelt gibt es keine Firewall!“ ruft Green IT Das Systemhaus GmbH aus Dortmund auf seiner Webseite aus. Stimmt ganz genau. In ihrer Arbeitsweise vereint die ISO-zertifizierte (27001, 14001, 9001) Cloud-Beratung „ökonomisches Handeln mit ökologischem Denken für den nachhaltigen wirtschaftlichen Erfolg“ ihrer Kunden, und verspricht: „Wir betreiben kein Greenwashing, keinen Ablasshandel und kein Zertifikatekarussell“. Der Microsoft-Partner Green IT hat im vergangenen Jahr den Deutschen Nachhaltigkeitspreis (2022) gewonnen.

„Grüne“ Vorreiter unter Cloud-Anbietern nutzen auch bereits die Abwärme aus ihrem Cloud-Betrieb, um Büros, Gewächshäuser oder Schwimmbäder zu heizen. Das minimiert Energieverschwendung und wird demnächst in Deutschland für viele der Clouds Pflicht.

Die Evolution von Regularien legt einen Zahn zu

Beim Bundestag liegt derzeit das neue deutsche Energieeffizienzgesetz (EEffG) als Entwurf vor. Das Gesetz legt verpflichtende Energieeffizienzmaßnahmen für Unternehmen und öffentliche Einrichtungen fest, um die Senkung des Energieverbrauchs im Einklang mit Klimazielen zu erwirken und erneuerbare Energiequellen zu fördern. Das Gesetz legt unter anderem Anforderungen für Energieaudits und Energieeffizienzmaßnahmen fest, die bestimmte Unternehmen in Zukunft erfüllen müssten.

Wenn es um die Nutzung von Cloud-Diensten aus energieeffizienzbezogener Perspektive geht, könnten Unternehmen im Rahmen ihrer Energieeffizienzstrategien und Energieaudits prüfen, wie sie die IT-Infrastruktur, einschließlich der Cloud-Ressourcen, effizienter nutzen können. Dies könnte Aspekte wie VM-Konsolidierung, Containerisierung und nicht zuletzt die Wahl von Cloud-Anbietern mit nachhaltigen Rechenzentren umfassen. Diese Überlegungen sind eine Management-Entscheidung im Kontext der allgemeinen Energieeffizienzbemühungen und nicht direkt durch das EEffG vorgeschrieben.

In Deutschland gibt es derzeit auch keine gesetzliche Verpflichtung für Unternehmen, sich genau an das GHG Protocol (Greenhouse Gas Protocol) zu halten, um ihre Treibhausgasemissionen zu bilanzieren. Die grüne Regierung ermutigt jedoch Unternehmen dazu, Aspekte der Nachhaltigkeit in ihren Entscheidungen zu berücksichtigen. Das Energieeffizienzgesetzes (EEffG) verpflichtet bestimmte Unternehmen dazu, Maßnahmen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen umzusetzen. Die Emissionen werden in drei Scopes kategorisiert, wie im Greenhouse Gas Protocol definiert:

• Die Scope 1-Emissionen verursacht das Unternehmen direkt selbst, indem es etwa ein eigenes Rechenzentrum betreibt.

• Scope 2-Emissionen entstehen „indirekt“ aus dem Verbrauch von gekaufter Energie (zum Beispiel Elektrizität, Wärme oder Dampf), die beispielsweise die eigene Hardware (Scope 1) verbraucht.

• Scope 3-Emissionen entstehen ebenfalls indirekt, nämlich aus Entscheidungen Dritter. Public-Cloud- und Colocation-Dienste fallen in diese Kategorie genauso wie die übrige vorgelagerte Wertschöpfungskette einer Organisation.

Einige Unternehmen können aufgrund freiwilliger Vereinbarungen, Zertifizierungsstandards oder Kundenanforderungen verpflichtet sein, Emissionsdaten nach dem GHG Protocol zu erfassen und zu berichten. Großunternehmen müssen außerdem einige weitere rechtliche Vorgaben im Hinblick auf die Transparenz ihres ökologischen und sozialen „Fußabdrucks“ erfüllen, die sich aus der EU-Richtlinie über die Offenlegung nichtfinanzieller Informationen (2014/95/EU) ergeben.

Unternehmen, die ihre Emissionen nicht noch weiter reduzieren können, haben die Möglichkeit, ihre Umweltauswirkungen durch „grüne“ Investitionen auszugleichen. Projekte wie die Wiederaufforstung oder die Förderung erneuerbarer Energien lassen sich dann mit den unvermeidbaren Emissionen verrechnen.

* Das Autorenduo Anna Kobylinska und Filipe Pereia Martins arbeitet für McKinley Denali Inc. (USA).

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