Letzten Monat haben wir unser Datacenter Community Pledge vorgestellt und dabei betont, dass Rechenzentren nicht nur das Rückgrat moderner Technologie bilden, sondern auch eine treibende Kraft in ihren jeweiligen Gemeinden sind. Im Rahmen dieses Versprechens sehen wir bei Microsoft unsere Verantwortung darin, die Trinkwasserressourcen sowohl in den Regionen, in denen wir tätig sind, als auch weltweit möglichst zu schützen und aufzufüllen.
Deshalb lautet eine der wichtigsten technischen Fragen, die wir uns stellen: Wie können wir in unseren Rechenzentren Wasser einsparen und gleichzeitig die wachsende Nachfrage nach Cloud- und KI-Innovationen bedienen?
Die Rolle des Wassers
In Rechenzentren wird Wasser hauptsächlich zur Kühlung und Befeuchtung verwendet. Die Nachfrage nach leistungsstarken Cloud- und KI-Anwendungen ist in den letzten Jahren stark gestiegen. Um die Kundenanwendungen weiter zu optimieren und Innovation zu ermöglichen, sind auch die Leistungsanforderungen für Siliziumchips – die grundlegenden Bausteine von Cloud- und KI-Computing – gestiegen. Diese sitzen in den Racks und Servern von Rechenzentren. Da moderne Chips in der Regel mehr Strom verbrauchen, erzeugen sie auch mehr Wärme. Um zu verhindern, dass die Siliziumchips ausfallen, ist eine intensivere Kühlung erforderlich, die in der Vergangenheit Wasser erforderte.
Um den Wasserverbrauch für unsere Betriebsabläufe zu senken, innovieren wir in allen Bereichen, von unseren Rechenzentren bis hin zu den Chips. So konnten wir gemeinsam bereits beachtliche Ergebnisse erzielen: Von unserer ersten Generation eigener Rechenzentren in den frühen 2000er Jahren bis zu unserer aktuellen Generation im Jahr 2023 haben wir unsere Wasserintensität (Wasserverbrauch pro kWh) um über 80 % gesenkt. Dies zeigt, dass eine erhebliche Senkung des Wasserverbrauchs unserer Rechenzentren pro Kilowattstunde Strom möglich ist, selbst bei einem Wachstum unserer Cloud-Infrastruktur. Dies ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu unserem Ziel, bis 2030 eine positive Wasserbilanz zu erreichen.
Heute stellen wir zwei Fokusbereiche vor, mit denen wir den Wasserverbrauch weiter senken wollen: (1) Wassereinsparung in jeder Phase des Betriebs und (2) innovative Technologien, die den Wasserbedarf für die Kühlung reduzieren.
Wassereinsparung in jeder Phase des Betriebs
An allen Standorten arbeiten wir daran, die für die Kühlung benötigte Wassermenge zu reduzieren. Ein wichtiger Schritt ist die Temperatur in unseren Rechenzentren so gering zu halten, dass wir sie den Großteil des Jahres mit Außenluft kühlen können. Ebenso soll der Bedarf an Umgebungskühlung reduziert und in jeder Phase des täglichen Betriebs Wasser eingespart werden.
Wir führen regelmäßig Audits unserer Rechenzentren durch, um Ineffizienzen und Bereiche zu ermitteln, in denen Design und tägliche Nutzung nicht übereinstimmen. Unser Audit im Jahr 2022 führte zu gezielten Verbesserungen, die 90 % der Fälle von übermäßigem Wasserverbrauch beseitigten. Darüber hinaus entwickeln wir Prognosemodelle, die den Wasserbedarf auf der Grundlage von Wetter- und Betriebsdaten in Echtzeit zu ermitteln. Durch den Vergleich des voraussichtlichen Bedarfs mit dem tatsächlichen Verbrauch können wir Ineffizienzen, wie z. B. Wasserlecks, schnell erkennen.
Um den Bedarf an Süßwasser aus den kommunalen Wassersystemen zu minimieren, setzen wir Strategien zur Wassereinsparung ein, die auf die Region der Rechenzentren zugeschnitten sind. In Texas, Washington, Kalifornien und Singapur haben wir zum Beispiel unsere Nutzung von aufbereitetem und wiederverwertetem Wasser ausgeweitet. In den Niederlanden, Irland und Schweden sammeln wir Regenwasser und auch in unseren neuen Rechenzentren in Kanada, dem Vereinigten Königreich, Finnland, Italien, Südafrika und Österreich gibt es derartige Maßnahmen.
Innovative Technologien, die den Wasserbedarf für die Kühlung reduzieren
Innovative Kühltechnologien sind ein wesentlicher Bestandteil von Microsofts Wasserstrategie, deshalb bauen wir bewährte Lösungen in unserem Rechenzentrumsportfolio rasch aus. Dazu gehören Lösungen, die die Kühlung direkt an die Quelle der Wärmeerzeugung bringen – den Chip selbst.
Kühlplatten sind ein hervorragendes Beispiel dafür: eine Technologie zur Kühlung direkt am Chip, die einen Wärmeaustausch in einem geschlossenen Kreislaufsystem ermöglicht. Indem Kühlplatten das Silizium direkt kühlen und dann die Kühlflüssigkeit wie ein Autokühler umwälzen, leiten sie die Wärme effektiver als die herkömmliche Luftkühlung ab. Dies verbessert die Kühleffizienz erheblich und ermöglicht eine präzisere Temperaturkontrolle als herkömmliche Methoden.
Um die gesteigerte Effizienz von Kühlplatten zu nutzen, entwickeln wir eine neue Generation von Rechenzentren-Designs, die für die direkte Kühlung von Chips optimiert sind. Dies erfordert eine Neuerfindung des Layouts von Servern und Racks, um neue Methoden des Wärmemanagements und der Energieverwaltung zu ermöglichen. In bestehenden Rechenzentren verwenden wir Innovationen wie den „Sidekick“ – ein Flüssigkeitskühlsystem, das wir bereits neben den Racks mit Microsoft Azure Maia AI Accelerator-Chips einsetzen. Dabei wird eine Flüssigkeit zirkuliert, um die Wärme von den Kühlplatten abzuleiten, die an der Oberfläche der Chips angebracht sind.
Wir entwickeln die Kühlplattentechnologien auch durch unsere Arbeit mit der Mikrofluidik weiter. Eine Technologie, die die Kühlung in das Innere des Siliziums bringt, indem winzige Flüssigkeitskanäle in das Chipdesign integriert werden. Durch die Einbettung der Flüssigkeitskühlung in das Innere des Chips wird das Kühlmittel direkt an die Prozessoren herangeführt. Dieser Prozess führt zu noch mehr Effizienz und Präzision.
Unsere neuesten Rechenzentren-Designs sind für die Unterstützung von KI-Workloads optimiert und verbrauchen kein Wasser zur Kühlung. Um dies zu erreichen, gehen wir zu Kühllösungen auf Chipebene über, die eine präzise Temperaturkühlung nur dort bieten, wo sie benötigt wird, und die keine Verdunstung erfordern. Mit diesen Innovationen können wir den Wasserverbrauch deutlich senken und gleichzeitig eine höhere Rack-Kapazität unterstützen. Dies ermöglicht eine höhere Rechenleistung pro Quadratmeter in unseren Rechenzentren.
Reduktion des weltweiten Wasserverbrauchs durch Partnerschaften und Wiederauffüllung der Wasservorräte
Unser Ziel, eine positive Wasserbilanz zu erreichen, ermutigt uns nicht nur, unsere Geschäftspraktiken zur Reduzierung unseres Wasserfußabdrucks zu überdenken, sondern auch, wie diese Bemühungen unseren Kunden und Partnern, die ähnliche Ziele verfolgen, zugutekommen können. Die fünf Säulen für eine positive Wasserbilanz – Reduzierung, Auffüllung, Zugang, Innovation und Politik – spielen dabei eine wichtige Rolle.
Im vergangenen Jahr haben wir unser Wasserauffüllungsprogramm erheblich ausgeweitet und unser Projektportfolio nahezu verdoppelt, so dass wir nun über 49 Auffüllungsprojekte in der ganzen Welt zählen. Zusammen haben diese Projekte das Potenzial, mehr als 24.000 Schwimmbecken von olympischer Größe über die gesamte Projektzeit aufzufüllen. Auch unser Ziel für 2030, 1,5 Millionen Menschen Zugang zu sauberem Wasser und sanitären Einrichtungen zu verschaffen, haben wir erreicht.2
Darüber hinaus arbeiten wir daran, den globalen Wasserverbrauch zu reduzieren, indem wir mit Kunden, Partnern, lokalen Gemeinden und Kommunen zusammenarbeiten, um die Wasserinfrastruktur und -politik weltweit voranzubringen. Da die Ansätze von Unternehmen im Bereich Wassermanagement in der Regel hinter den Investitionen in die Kohlenstoffreduzierung1 zurückbleiben, übernehmen wir eine aktive Rolle bei der Förderung effektiver und innovativer Wassermanagementpraktiken und Wasserpolitiken. Einige unserer Advocacy-Projekte umfassen: (1) Mitarbeit in einer Koalition zur Förderung der Wiederverwendung und des Recyclings von Wasser in den Vereinigten Staaten, (2) Finanzierung von Projekten zur Unterstützung von Stammesvölkern und Landesregierungen bei der Verbesserung der Wassersicherheit und (3) Unterstützung von Forschung, Analyse und Lobbyarbeit zum Thema Wasser in der Europäischen Kommission.
Erfahren Sie mehr:
Erfahren Sie mehr darüber, wie wir die Nachhaltigkeit in unserer Blogserie Nachhaltigkeit durch Design vorantreiben, beginnend mit Nachhaltigkeit durch Design: Förderung der Nachhaltigkeit von KI. Weitere Informationen zu unseren Fortschritten auf dem Weg zu unseren Nachhaltigkeitszielen finden Sie im Microsoft 2024 Environmental Sustainability Report.
Den Beitrag im englischen Original finden Sie hier.
2. 2024 Environmental Sustainability Report, Microsoft.
Fotocredit: Microsoft
