Was steckt hinter Datencentern?

01.10.19

Geballte Rechen-Power: Was steckt hinter Datencentern?

Man sieht sie nicht, aber fast jeder braucht sie mehrmals täglich: Datencenter. Wie sich mit Tausenden Rechenknoten anspruchsvolle Aufgaben lösen lassen und vor welchen Herausforderungen Rechenzentren in Zukunft stehen.

Heute schon ein Datencenter besucht? Vermutlich eher nicht. Aber wer zum Beispiel eine Banküberweisung via App getätigt oder E-Mails übers Smartphone gecheckt hat, konnte das dank der Switches, Speicher und Server in einem Rechenzentrum irgendwo auf der Welt tun. Nach Schätzungen von Analysten werden 2020 bis zu 50 Milliarden Smartphones, PCs, Sensoren und sonstige Geräte am Internet hängen. Weil der Bedarf an Datenverarbeitung und Speicherung im Rekordtempo ansteigt, wachsen auch die Datencenter: Einige der Mega-Rechenzentren sind so groß wie mehrere Fußballfelder und sehen aus wie kleine Städte. Aber was genau ist ein Datencenter – auch Data Center, Rechenzentrum oder IT-Zentrum genannt? In einem Rechenzentrum laufen die Fäden der Datenverarbeitung zusammen – sie sind das Rückgrat der Digitalisierung. Dort werden große Mengen an Daten bereitgestellt und gespeichert. Moderne Infrastrukturen sind hybrid aufgebaut. Sie bestehen aus physischen und virtuellen Systemen. Der Begriff „Datencenter“ kann sich dabei auch auf das physische Gebäude oder eine Etage beziehen. Bei kleineren Unternehmen umfasst das Rechenzentrum häufig nur einen einzelnen Raum oder einen Serverschrank.

Schlichte Hülle mit Hightech-Kern

Außen pfui, innen hui. Rechenzentren sind meist schlichte Gebäude in Lagerhallen-Optik daher und häufig in Gegenden angesiedelt, in denen Baugrund billig und die klimatischen Verhältnisse vorteilhaft sind. Weil die von der Hardware aufgenommene Energie als Wärme wieder abgegeben wird, müssen Rechenzentren gekühlt werden. Bei eher kühlen Temperaturen wie sie zum Beispiel in Nordeuropa herrschen, können die Kühlanlagen für die Serverräume ohne Kompressor betrieben (und Kosten gespart) werden. Neben dem Herzstück, dem IT-Equipment, gehört zu einem Rechenzentrum eine Infrastruktur, die aus Kühl-, Klima-, Energie-, Brandschutz- und Sicherheitstechnik besteht. Hinzu kommen Büro- und Lagerräume. Die Sicherheit der physischen und virtuellen Systeme ist dabei ein großes Thema und wird permanent überwacht. Das geschieht vor Ort beispielsweise mit Videoüberwachung, Sicherheitspersonal und einer rigiden Zugangskontrolle: Rein kommt nur, wer sich mit PIN und biometrischem Fingerabdruck authentifiziert.

Dass der Bedarf an Datencentern weiter massiv wächst, liegt am Cloud-Computing. Immer mehr Unternehmen lagern ihre Daten in die Cloud aus. Drei von zehn deutschen Unternehmen (29 Prozent) nutzen nach einer Umfrage des Branchenverbands Bitkom eine Cloud-Lösung, die in ein zertifiziertes Rechenzentrum ausgelagert ist. 2020 soll das Marktvolumen im Bereich Cloud-Services in Deutschland nach einer Prognose bei rund 16,6 Milliarden Euro liegen.

Datacenter: China hat die größten

Noch vor wenigen Jahren standen die größten bekannten Rechenzentren der Welt in den Vereinigten Staaten. Allerdings müssen sich die USA mittlerweile mit dem dritten Rang auf der Bestenliste abgeben. „The Citadel“, im Norden des US-Bundesstaates Nevada gelegen, kommt auf eine Gesamtfläche von 7.2 Millionen Square Feet, das sind umgerechnet rund 669.000 Quadratmeter. Doch Platz eins und zwei gehen an das China Telecom Data Center und das China Mobile Hohot Data Center, beide stehen – Stichwort klimatische Verhältnisse – in der Inneren Mongolei. Immerhin: Die Mehrheit der Top-Ten-Data Center-Firmen der Welt sind mit Apple, Google, Microsoft, IBM, Equinix und Digital Realty  in den USA beheimatet. Aber auch Deutschland ist ein Hotspot für Rechenzentren. Top-Standort ist Frankfurt am Main: Die Bankenmetropole beherbergt neben dem größten Internetknoten der Welt auch so viele Flächen in Rechenzentren wie das wesentlich größere London. Mit gigantischen Serverflächen von insgesamt 65.000 Quadratmetern steht in der „Hauptstadt der Daten“ zudem mit dem e-shelter Campus eines der größten Rechenzentren der Welt.

Hauptstadt der Daten

Der Frankfurter Stadtrat Markus Frank weiß um die Bedeutung von Rechenzentren für die Region: „Wirtschaftsstandorte unterscheiden sich durch ihre Infrastruktur im Allgemeinen und ihre digitale Infrastruktur im Besonderen. Mit derzeit 35 Betreibern von Rechenzentren an 65 Standorten mit insgesamt 600.000 Quadratmeter Rechenzentrumsfläche dürfte Frankfurt für die kommenden Herausforderungen gut gerüstet sein.“ Der Status von Frankfurt als größte Internet-Metropole in Europa wird mit „FRA 15“ von Bauherrn und Betreiber Interxion unterdessen ausgebaut. Das neue Rechenzentrum – geplante Fertigstellung ist im Herbst 2019 – soll mit 9.600 Quadratmeter Netto-Rechenzentrumsfläche sowie einer Stromkapazität von etwa 19 Megawatt doppelt so groß wie die anderen Rechenzentren werden. Interxions Rechenzentrum Campus mit vierzehn untereinander vernetzten Standorten hat aktuell eine Fläche von 50.000 Quadratmetern.

Riesige Nachfrage in Europa

„Die Nachfrage nach Rechenzentrumsfläche ist riesig und wächst in Europa immer weiter. Das betrifft insbesondere Metropolregionen wie Frankfurt am Main oder Amsterdam. Beide Regionen gehören zu den Gebieten mit den größten Rechenzentren der Welt“, sagt Dr. Béla Walhauser, Sprecher der Allianz zur Stärkung digitaler Infrastrukturen in Deutschland. Doch nicht überall ist man über den Bau neuer Datenzentren begeistert: So sieht beispielsweise Marieke van Doornick, Stadträtin für Raumentwicklung in Amsterdam, die wachsende Zahl an Rechenzentren skeptisch und droht einen Baustopp an, wenn sich die Betreiber nicht an bestimmte Vorgaben bezüglich Flächenverbrauch und Nachhaltigkeit halten.

Hoher Energieverbrauch

Neben Sicherheitsbeeinträchtigungen durch Cyber-Attacken und Drohnen-Angriffe, ist eines der größten Probleme von Rechenzentren der hohe Energieverbrauch. Das treibt nicht nur die Kosten, auch die Umweltbelastung steigt: Informations- und Kommunikationstechnologie – zu denen auch Rechenzentren gehören – werden nach einer Prognose des schwedischen Ökobilanz-Experten Dr. Anders Andrae bis 2025 ein Fünftel des weltweiten Stroms verbrauchen.

Digitalisierung, Internet der Dinge und Cloud Computing lassen den Energiehunger in den Rechenzentren massiv steigen. Beispiel Cloud: Obwohl Cloud-Anwendungen als besonders energieeffizient gelten – je nach Unternehmensgröße können sich beim Wechsel in die Cloud Einsparpotenziale von bis zu 90 Prozent im Vergleich zum Eigenbetrieb ergeben – entsteht ein klassischer Rebound-Effekt. Dadurch, dass immer mehr Daten und Prozesse in die Cloud ausgelagert werden, steigt die Nachfrage und damit auch der Energiebedarf.

Grüne Rechenzentren

Dem hält Béla Walhauser entgegen, dass sich die Branche seit längerem der Nachhaltigkeit verpflichtet fühle und entsprechend neue Bauvorhaben konzipiere: „Neuere Groß-Rechenzentren sind erstaunlich energieeffizient, beispielsweise werden nur noch rund 20 bis 25 Prozent des Gesamtstromes für die Kühlung benötigt.“ Doch er räumt auch ein, dass es Verbesserungspotenzial bei der Nutzung der Abwärme gebe. Energieeffiziente Rechenzentren können sich unter anderem mit dem Umweltsiegel „Blauer Engel“ zertifizieren lassen. Dass sich die Branche fit für die Zukunft machen will, zeigt auch das Programm der wichtigen „Data Center World“-Messe, die im November 2019 in Frankfurt am Main stattfindet. Das Thema der Keynote lautet: „Wie können Politik, Anbieter, Betreiber und Kunden einen Weg finden, ihre Einzelinteressen in Einklang mit dem „grünen Rechenzentrum“ zu bringen?“

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