Die Welt wird immer digitaler. Streaming, Cloud-Dienste, künstliche Intelligenz und viele weitere digitale Anwendungen sorgen dafür, dass große Mengen an Daten verarbeitet und gespeichert werden. Dafür werden Rechenzentren benötigt, deren Betrieb mit einem entsprechenden Energiebedarf verbunden ist. Um den Energieverbrauch zu reduzieren und vorhandene Energie effizienter zu nutzen, kommen verschiedene technische und organisatorische Maßnahmen infrage.
Welche Möglichkeiten es gibt und welche Rolle dabei unter anderem die entstehende Abwärme spielt, schauen wir uns jetzt genauer an.
Was ist ein Rechenzentrum?
Ein Rechenzentrum ist eine technische Infrastruktur, in der IT-Systeme betrieben und Daten verarbeitet, gespeichert und übertragen werden. Dazu gehören neben Servern unter anderem Speicher- und Netzwerktechnik, Verkabelung sowie die notwendige Stromversorgung.
Damit die IT-Systeme zuverlässig arbeiten können, benötigt ein Rechenzentrum außerdem zusätzliche technische Einrichtungen. Dazu zählen beispielsweise Kühlung, unterbrechungsfreie Stromversorgung, Brandschutz und Sicherheitstechnik. Gerade die Kühlung spielt beim Energiebedarf eine wichtige Rolle, denn Server und andere IT-Komponenten erzeugen während des Betriebs Wärme.
Auch Deutschland ist ein bedeutender Standort für Rechenzentren. Eine besondere Rolle spielt dabei Frankfurt am Main. Dort befindet sich mit dem DE-CIX einer der weltweit größten Internetknoten. Nach Angaben von DE-CIX sind dort mehr als 1.000 Netzwerke angeschlossen.
Wie viel Strom benötigen Rechenzentren?
Server schlafen nicht. Sie verarbeiten Daten, stellen Cloud-Dienste bereit und sorgen dafür, dass digitale Anwendungen rund um die Uhr verfügbar sind. Das macht sich auch beim Stromverbrauch bemerkbar. Deutsche Rechenzentren benötigten im Jahr 2025 rund 21 Terawattstunden (TWh) Strom. Das entspricht etwa 4 % des deutschen Bruttostromverbrauchs.
Doch nicht nur die Server selbst benötigen Energie. Auch Speicher- und Netzwerktechnik sowie Stromversorgung und weitere technische Infrastruktur tragen zum Verbrauch bei. Trotz technischer Fortschritte ist der Strombedarf der Rechenzentren in Deutschland in den vergangenen Jahren gestiegen. 2015 lag er noch bei rund 12 TWh, 2025 waren es bereits rund 21 TWh. Dazu trägt unter anderem der wachsende Bedarf an Rechenleistung bei – beispielsweise durch Cloud-Anwendungen und künstliche Intelligenz.
Wie funktioniert ein grünes Rechenzentrum?
Grundsätzlich funktioniert ein sogenanntes grünes Rechenzentrum wie jedes andere Rechenzentrum. Daten werden verarbeitet, gespeichert und übertragen. Der Unterschied liegt vor allem darin, wie die dafür benötigte Energie eingesetzt und die technische Infrastruktur betrieben wird.
Dabei können verschiedene Maßnahmen zusammenspielen. Dazu gehören beispielsweise Maßnahmen zur effizienteren Kühlung und IT-Nutzung, die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen oder Konzepte, mit denen die entstehende Abwärme weitergenutzt werden kann. Auch die Auslastung der Server und der Umgang mit der eingesetzten Hardware können die Energie- und Ressourceneffizienz beeinflussen.
Eine feste Definition dafür, wann ein Rechenzentrum als „grün“ bezeichnet werden kann, gibt es allerdings nicht. Orientierung bieten beispielsweise die Kriterien des Blauen Engels für Rechenzentren (DE-UZ 228). Dabei werden unter anderem Anforderungen an die Energie- und Ressourceneffizienz, die technische Ausstattung und den Umgang mit Abwärme gestellt.
Welche Maßnahmen können Rechenzentren effizienter machen?
Wie unterschiedlich solche Maßnahmen aussehen können, zeigen die folgenden Beispiele.
Abwärme sinnvoll nutzen
Wo Server arbeiten, entsteht Wärme. In vielen Rechenzentren wird diese Abwärme bislang ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Dabei kann sie unter geeigneten technischen und örtlichen Voraussetzungen weiterverwendet werden – beispielsweise zur Beheizung von Gebäuden oder für andere Anwendungen. Das Umweltbundesamt sieht in der Abwärmenutzung deshalb einen wichtigen Ansatz für einen effizienteren Umgang mit der eingesetzten Energie.
Wie unterschiedlich eine solche Nutzung aussehen kann, zeigt das Rechenzentrum von WindCloud in Enge-Sande. Dort wird die beim Serverbetrieb entstehende Wärme seit 2021 in den kälteren Monaten zur Beheizung einer Mikroalgenfarm genutzt. Die Anlage befindet sich auf dem Dach des Rechenzentrums und umfasst nach Angaben des Projekts Bytes2Heat rund 240 Quadratmeter. Die dort gezüchteten Mikroalgen benötigen Temperaturen von etwa 25 bis 30 Grad Celsius. Damit lässt sich die vergleichsweise niedrige Temperatur der Serverabwärme direkt für die Algenzucht einsetzen. Die Mikroalgen können anschließend beispielsweise als Ausgangsstoff für Nahrungsergänzungsmittel, Naturkosmetik oder Farbstoffe verwendet werden.
Gut zu wissen: Für Rechenzentren gelten inzwischen auch gesetzliche Anforderungen an die Nutzung von Abwärme. Für neue Rechenzentren, die ab dem 1. Juli 2026 in Betrieb gehen, schreibt das Energieeffizienzgesetz unter bestimmten Voraussetzungen einen Mindestanteil wiederverwendeter Energie vor. Dieser Anteil steigt für später in Betrieb gehende Rechenzentren schrittweise an. Quelle: Umweltbundesamt
Strom aus erneuerbaren Energiequellen
Neben dem Energieverbrauch ist auch relevant, aus welchen Quellen der eingesetzte Strom stammt. Rechenzentren können Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie beziehen. Einige Betreiber erzeugen zudem einen Teil des benötigten Stroms über eigene Anlagen, beispielsweise Photovoltaikanlagen.
Dabei sollte die Stromherkunft nicht mit der Energieeffizienz gleichgesetzt werden. Ein Rechenzentrum verbraucht durch den Bezug von Strom aus erneuerbaren Energiequellen nicht automatisch weniger Energie. Die beiden Aspekte sollten daher getrennt betrachtet werden.
Hardware länger nutzen
Ein Server muss nicht zwangsläufig komplett ersetzt werden, sobald einzelne Komponenten nicht mehr den Anforderungen entsprechen. Je nach System lassen sich beispielsweise Arbeitsspeicher oder Datenträger austauschen und aufrüsten, sodass die vorhandene Hardware länger eingesetzt werden kann. Auch die Wiederaufbereitung gebrauchter Server und Komponenten bietet eine Möglichkeit, vorhandene Technik weiterzuverwenden. Voraussetzung ist natürlich, dass die Hardware die benötigte Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheitsanforderungen weiterhin erfüllt.
Eine längere Nutzungsdauer kann dazu beitragen, dass weniger neue Hardware benötigt wird. Dadurch lässt sich der Bedarf an neuen Geräten und den dafür erforderlichen Materialien beeinflussen.
Auch Smartphones zeigen, wie viele unterschiedliche Rohstoffe in moderner Technik stecken. Warum darin sogar Gold zum Einsatz kommt, erfährst Du in unserem Blogbeitrag „Gold im Handy? Das steckt in Deinem Smartphone“.
Rechenzentrum Biere: Energieeffizienz in der Praxis
Wie sich die Energieeffizienz eines Rechenzentrums in der Praxis weiterentwickeln lässt, wurde auch am T-Systems-Rechenzentrum in Biere bei Magdeburg untersucht. Bereits 2021 startete T-Systems dort gemeinsam mit dem Fraunhofer IFF ein Forschungsprojekt.
Inzwischen wurde das Rechenzentrum auch für seine Energieeffizienz ausgezeichnet: 2023 erhielt Biere den European Code of Conduct Award der Europäischen Kommission. Für das Rechenzentrum wurde dabei ein PUE-Wert von 1,3 angegeben.
Der PUE-Wert beschreibt das Verhältnis zwischen dem gesamten Energiebedarf eines Rechenzentrums und der Energie, die unmittelbar von der IT benötigt wird. Je näher der Wert an 1 liegt, desto geringer ist der zusätzliche Energiebedarf für die technische Infrastruktur.
Fast 100 Maßnahmen auf dem Prüfstand
Im Rahmen des Forschungsprojekts untersuchten T-Systems und das Fraunhofer IFF insgesamt 98 Technologien und Einzelmaßnahmen. Dazu gehörten unter anderem Möglichkeiten zur Nutzung von Photovoltaik und Windenergie, der Einsatz von Speichern, die Nutzung von Abwärme sowie Veränderungen an Kühlung und IT-Technik. Die damaligen Berechnungen zeigten, welches Potenzial sich aus der Kombination verschiedener Maßnahmen ergeben könnte. Das Projektteam ermittelte unter den untersuchten Bedingungen theoretisch einen möglichen Autarkiegrad von bis zu 50 % sowie ein Einsparpotenzial von bis zu 20.000 Tonnen CO₂ pro Jahr. Dabei handelte es sich um berechnete Potenziale des Forschungsprojekts und nicht um bereits tatsächlich erzielte Einsparungen.
Fazit: Rechenzentren effizienter betreiben
Rechenzentren sind aus unserem digitalen Alltag nicht mehr wegzudenken – gleichzeitig benötigen sie viel Energie. Umso wichtiger ist es, vorhandene Technik und Energie möglichst effizient einzusetzen und neue Lösungen für den Betrieb zu entwickeln.
Die Beispiele zeigen, dass es dafür unterschiedliche Ansätze gibt. Entscheidend ist jedoch immer der konkrete Einzelfall: Wie viel Energie tatsächlich eingespart oder weitergenutzt werden kann, hängt unter anderem vom Standort, der technischen Ausstattung und der Auslastung eines Rechenzentrums ab.
„Grün“ allein sagt also noch wenig darüber aus, wie energie- und ressourceneffizient ein Rechenzentrum tatsächlich arbeitet. Konkrete Maßnahmen und nachvollziehbare Kennzahlen helfen dabei, den Betrieb besser einzuordnen.
Auch bei der Datenübertragung spielt Energieeffizienz eine wichtige Rolle. Wie sich 5G dabei im Vergleich zu älteren Mobilfunkgenerationen einordnen lässt, erfährst Du in unserem Blogbeitrag „5G: Wie energieeffizient ist der Mobilfunkstandard wirklich?“
Von Rechenzentren bis zum Smartphone: Hinter unserem digitalen Alltag steckt eine umfangreiche technische Infrastruktur. Wenn Du Dich für aktuelle Smartphones interessierst, findest Du in unserem Webshop eine große Auswahl an Handys mit Vertrag.
