Rechenzentren im Weltraum: Eine energieeffiziente Lösung, um Kohlendioxidemissionen zu reduzieren?

Rechenzentren verbrauchen viel Energie und verursachen CO2-Emissionen. Eine Lösung könnte darin bestehen, Rechenzentren in den erdnahen Orbit zu verlagern. Die Europäische Union vergibt eine erste Machbarkeitsstudie ASCEND innerhalb des europäischen Forschungsprogramms Horizont Europa.

Der Weltklimagipfel (COP27) in Ägypten hat gezeigt, dass das 1,5-Grad-Ziel kaum einzuhalten ist. Krieg und Energiekrise scheinen das gesetzte Ziel noch weiter in die Ferne zu rücken. Gerade der Ausbau digitaler Technologien benötigt zunehmend immer mehr Energie. Der ökologische Fußabdruck der digitalen Technologien wird zu einer immer größeren Herausforderung: Die zunehmende Digitalisierung in nahezu allen gesellschaftlichen Bereichen führt dazu, dass Zahl und Ausmaß von Rechenzentren in Europa und auf der ganzen Welt exponentiell wachsen, was wiederum kritische Energie- und Umweltauswirkungen nach sich ziehen kann.

Um diese Energie- und Umweltauswirkungen zu reduzieren, erwägt die Europäische Union, Rechenzentren künftig in den Weltraum zu verlagern. Die Umsetzungsmöglichkeiten sollen innerhalb der Machbarkeitsstudie ASCEND (Advanced Space Cloud for European Net Zero Emission and Data Sovereignty) getestet werden. Hierzu hat die EU das Unternehmen Thales Alenia Space als Konsortialführer ausgewählt. Auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist an dem Projekt beteiligt.

Hierzu sollen die Rechenzentren in eine Umlaufbahn außerhalb der Erdatmosphäre gebracht werden. Solarpaneele, die dort einen höheren Wirkungsgrad haben als auf der Erde, sollen die Rechenzentren mit Energie versorgen. Die Module sollen eine Leistung im Bereich von mehreren hundert Megawatt liefern. Die einzige Verbindung mit der Erde wären Hochdurchsatz-Internetverbindungen auf Basis optischer Kommunikation.

Das erste Ziel der ASCEND-Machbarkeitsstudie ist es festzustellen, ob die Kohlenstoffemissionen, die bei der Herstellung und dem Transfer der Rechenzentren in den Weltraum entstehen, deutlich geringer sind als die, die Rechenzentren auf der Erde verursachen. Das zweite Ziel der Studie besteht darin, zu beweisen, dass es möglich ist, die erforderliche Startlösung zu entwickeln und den Einsatz und die Betriebsfähigkeit dieser weltraumgestützten Rechenzentren mithilfe von Roboterunterstützungstechnologien sicherzustellen.

Wie kann der Ausbau von Mobilfunknetzen nachhaltiger gestaltet werden?

Nicht nur Rechenzentren, sondern auch private und öffentliche Mobilfunknetze verbrauchen viel Energie. In der ersten Ausgabe des „Breaking the Energy Curve“-Berichts 2022 schätze Ericsson die jährlichen globalen Energiekosten für den Betrieb von Mobilfunknetzen auf etwa 25 Milliarden US-Dollar. Aufgrund der globalen und wirtschaftlichen Herausforderungen dürften die Kosten noch steigen. Zukünftige Technologien, die für Einsparpotenziale sorgen, gewinnen immer mehr Relevanz, da der Ausbau von Mobilfunknetzen weiterhin steigen wird.

Eine Technologie zur Einsparung von Energie ist beispielsweise „Energy-Harvesting“, was unter anderem Forschende des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS) erproben. Außerdem arbeitet beispielsweise Vodafone mit Ericsson am „dynamische Energiesparmodus“, um den Energieverbrauch innerhalb des Mobilfunknetzes zu senken.

Auch das Competence Center 5G.NRW setzt sich mit diesem Thema auseinander. Bei der hybriden Jahreskonferenz „Von 5G zu 6G – Konnektivität im Zeichen globaler Krisen“ am 10. November 2022 in Dortmund haben wir versucht, erste Antworten auf folgende Fragen zu finden:

Wie kann die Weiterentwicklung des Mobilfunks von 5G zu 6G höhere Energieeffizienz bei gleichzeitig leistungsfähigeren Netzen gewährleisten?
Welche Rolle spielt intelligente Konnektivität für ein nachhaltigeres Wirtschaften in der Industrieregion von morgen?

Wenn Sie die diesjährige Jahreskonferenz verpasst haben, haben Sie hier die Möglichkeit, den Stream on-demand abzurufen.

Weitere Informationen zur ASCEND-Studie finden Sie hier: Thales.