Umweltprojekte
Das Internet steht rund um die Uhr zur Verfügung – dasselbe sollte für kohlenstofffreie Energie gelten
Strom ist der Treibstoff, der es unseren Rechenzentren ermöglicht, Milliarden von Google-Suchanfragen, YouTube-Aufrufen und vieles mehr bereitzustellen – jeden Tag, rund um die Uhr. Allein im Jahr 2017 haben wir mehr als 7 Milliarden Kilowattstunden Strom (ungefähr so viel, wie der US-Bundesstaat Rhode Island jährlich verbraucht) aus Solar- und Windparks bezogen, die speziell für Google gebaut wurden. So konnten wir 100 % unseres jährlichen Stromverbrauchs durch den direkten Erwerb von erneuerbarer Energie decken.
Aber so erfreulich das Erreichen dieses Meilensteins auch war, es war nur der erste Schritt hin zu einer viel anspruchsvolleren, langfristigen Herausforderung: der Beschaffung von kohlenstofffreier Energie, um unseren Stromverbrauch überall und jederzeit zu decken. Dies bedeutet, dass in Zukunft jede Einrichtung von Google rund um die Uhr mit lokaler emissionsfreier Energie versorgt werden soll.
Im Oktober 2018 gingen wir einen großen Schritt auf dem Weg zu dieser Vision: Wir veröffentlichten Informationen über die weltweiten Energiequellen von Google, um zu sehen, inwiefern wir unserem Ziel näher kommen. Unser ausführliches Diskussionspapier zeigt, wie bemerkenswert gut einige unserer Rechenzentren in dieser Hinsicht bereits arbeiten und wie andere vorankommen, aber noch verbesserungsfähig sind. Der Artikel enthält standortspezifische Carbon Heat Maps, die das Energieprofil von Google-Rechenzentren auf Stundenbasis visuell verfolgen.
Die Erkenntnisse, die wir aus diesen und anderen Initiativen im Bereich der erneuerbaren Energien gewinnen, werden uns auf unserem Weg zu einer kohlenstofffreien Energieversorgung rund um die Uhr leiten.
Die Bedeutung kohlenstofffreier Energieversorgung rund um die Uhr
Trotz unserer umfassenden Beschaffung erneuerbarer Energien verwenden Google-Einrichtungen immer noch kohlenstoffbasierte Energie. Wie jeder andere Stromverbraucher sind alle Google-Einrichtungen an das regionale Stromnetz angeschlossen. Der Strommix in jeder Region umfasst in der Regel einige kohlenstofffreie Quellen (z. B. Wind, Sonne, Wasser, Kernenergie) sowie kohlenstoffbasierte Ressourcen wie Kohle, Erdgas und Öl. Wir sind auf diese kohlenstoffbasierten Ressourcen angewiesen – insbesondere, wenn Windgeschwindigkeiten oder die Sonneneinstrahlung abnehmen, und auch an Orten mit begrenztem Zugang zu kohlenstofffreier Energie.
Um unsere Nutzung kohlenstoffbasierter Energie zu reduzieren, kaufen wir überschüssige erneuerbare Energie in Regionen oder zu Zeiten, in denen Solar- und Windenergie reichlich vorhanden sind. Beispielsweise kaufen wir in Regionen wie dem Mittleren Westen der USA größere Mengen an Windenergie, um den fehlenden Erwerb erneuerbarer Energien in Asien auszugleichen. Außerdem kaufen wir an einigen Orten tagsüber zusätzliche Solarenergie, um unseren Verbrauch an kohlenstoffbasierter Energie in der Nacht auszugleichen.
Durch unseren Erwerb wird mehr erneuerbare Energie direkt in das Netz eingespeist (sogenannte Projektadditionalität).1 Dadurch verringert sich außerdem die Kohlendioxidemission. Weltweit und übers Jahr gesehen gleicht unser Erwerb von Solar- und Windenergie die gesamte CO2-Bilanz unseres Stromverbrauchs aus. Doch diese Lösung ist nicht ideal. Wir wollen eine Zukunft gestalten, in der wir überhaupt keine kohlenstoffbasierte Energie benötigen. Die vollständige Dekarbonisierung des Stromsektors erfordert eine kohlenstofffreie Energieversorgung rund um die Uhr.
Google hat zahlreiche gute Gründe, diesen Wandel weiter voranzutreiben. Wir möchten im Kampf gegen den Klimawandel eine Vorreiterrolle einnehmen. Als großer Stromverbraucher versuchen wir, unseren ökologischen Fußabdruck so klein wie möglich zu halten. Darüber hinaus sind wir ein wachsendes Unternehmen, das die Kosteneffizienz und finanzielle Sicherheit erneuerbarer Energiequellen sehr schätzt. Durch dieses langfristige Ziel können wir dabei helfen, kohlenstofffreie Energie von einem wichtigen, aber begrenzten Element des globalen Stromversorgungsportfolios zu einer Ressource zu machen, die unseren Betrieb und letztlich das gesamte Stromnetz vollständig versorgt.
Rahmenbedingungen für eine kohlenstofffreie Energieversorgung Wir definieren kohlenstofffreie Energie als jede Art der Stromerzeugung ohne den direkten Ausstoß von Kohlendioxid. Dazu gehören erneuerbare Energien wie Sonne, Wind, Erdwärme, Wasserkraft und Biomasse2 sowie die Kernenergie.
Durch die Auswertung granularer Energiedaten können wir messen, inwieweit der stündliche Stromverbrauch eines bestimmten Rechenzentrums mit der stündlichen kohlenstofffreien Stromversorgung im regionalen Netz übereinstimmt. Dieser kohlenstofffreie Strom besteht heute aus zwei Komponenten: Strom, den Google über Strombezugsverträge (Power Purchase Agreements, PPAs) von Wind- und Solarprojekten in einer Region erwirbt3, und Strom, der aus dem größeren regionalen Stromnetz über Quellen wie Kernenergie, Wasserkraft und erneuerbare Energien stammt, mit denen Google keine direkten Verträge abgeschlossen hat.
Bei der Bewertung, wie gut der stündliche Stromverbrauch eines Rechenzentrums mit kohlenstofffreier Energie abgestimmt ist, betrachten wir zuerst die Erzeugung erneuerbarer Energien im Zusammenhang mit den Strombezugsverträgen von Google in einer bestimmten Region.4 Wenn die von Google regional erworbene erneuerbare Energie in einer bestimmten Stunde der Stromlast eines Rechenzentrums entspricht oder sie übersteigt, wird das Rechenzentrum für diese Stunde zu 100 % aus kohlenstofffreien Quellen versorgt. Wenn jedoch die von Google in einer bestimmten Stunde erworbene Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nicht ausreicht, um die Last des Rechenzentrums zu decken, wird der restliche Strom aus dem Netzmix der Region entnommen.
Carbon Heat Maps für Rechenzentren
Finnland In unserer Auswertung stellten wir fest, dass 2017 keines der Google-Rechenzentren rund um die Uhr mit 100 % kohlenstofffreier Energie versorgt wurde. Dennoch zeigen einige wenige Standorte, beispielsweise unser Rechenzentrum in Finnland, was alles möglich ist. Wie unten dargestellt, wurde der Stromverbrauch der Einrichtung im Jahr 2017 auf stündlicher Basis weitgehend mit regionaler kohlenstofffreier Energie gedeckt.
Wir führen dies auf eine Reihe von Faktoren zurück. Erstens konnte Google dank einer wettbewerbsorientierten Strommarktstruktur in Skandinavien mehrere Strombezugsverträge für Windenergie in der Region abschließen.5 Diese Verträge sorgen dafür, dass eine beträchtliche Menge Strom in das Netz eingespeist wird und auf Stundenbasis häufig mehr Energie erzeugt wird, als unser finnisches Rechenzentrum verbraucht. Zweitens verfügt das finnische Stromnetz über eine Vielzahl anderer kohlenstofffreier Energiequellen, darunter Kernkraft, Wasserkraft und Biomasse.
North Carolina Selbst an Standorten, an denen erneuerbare Energien wie Solar- und Windenergie verfügbar sind, können sie aufgrund ihrer Variabilität keine Energieversorgung rund um die Uhr gewährleisten. Dies kann an Orten problematisch sein, an denen es bei wenig Sonnenlicht und Wind kaum verfügbare kohlenstofffreie Quellen gibt. Ein Beispiel dafür ist unser Rechenzentrum in Lenoir, North Carolina, wo wir in Zusammenarbeit mit dem örtlichen Energieversorger eines der ersten Programme für den Erwerb von Solarenergie durch Versorgungsunternehmen im Land eingeführt haben. Infolgedessen wird der Stromverbrauch in unserem Rechenzentrum tagsüber relativ gut mit kohlenstofffreier Energie gedeckt. Unser Energieprofil in der Nacht ist jedoch merklich kohlenstoffintensiver. 2017 wurden insgesamt 67 % des Stromverbrauchs dieses Rechenzentrums auf Stundenbasis mit kohlenstofffreier Energie gedeckt.
Taiwan Obwohl viele unserer Rechenzentren bemerkenswerte Fortschritte beim stündlichen Abgleich des Stromverbrauchs mit kohlenstofffreiem Strom gemacht haben, sind manche Standorte noch verbesserungsfähig. Ein Beispiel hierfür ist unser Rechenzentrum in Changhua County in Taiwan. Der Netzmix enthält zwar eine gewisse Menge an kohlenstofffreien Quellen wie Kernenergie, Solar- und Windenergie, der überwiegende Anteil besteht aber noch immer aus Kohle und Erdgas. Aus dem unten stehenden Wärmebild geht hervor, dass weniger als 20 % des Stromverbrauchs unseres Rechenzentrums 2017 auf Stundenbasis mit kohlenstofffreien Quellen gedeckt wurden.
2018 haben wir unseren ersten Vertrag für erneuerbare Energien in Asien unterzeichnet, das erste Abkommen dieser Art über den Erwerb von Unternehmensstrom in Taiwan. Wir werden die Produktionsleistung einer 10-Megawatt-Solaranlage (die Teil eines größeren Solarparks ist) in Tainan City in Taiwan erwerben. Dort werden 40.000 Solarmodule über kommerziellen Fischteichen installiert, um die Effizienz der Landnutzung zu maximieren und die lokale Aquakultur zu fördern. Dadurch wird das kohlenstofffreie Profil unseres lokalen Rechenzentrums gestärkt.
Der Weg in die Zukunft Die Gestaltung einer kohlenstofffreien Zukunft ist keine leichte Aufgabe, aber angesichts des Klimawandels sind mutige Lösungen dringend erforderlich. Neben der Bewertung unserer Fortschritte haben wir mehrere Schlüsselmaßnahmen identifiziert, die wir und alle Akteure weltweit umsetzen müssen – darunter der verstärkte Erwerb erneuerbarer Energien in noch mehr Regionen –, um eine kohlenstofffreie Energieversorgung rund um die Uhr zu erreichen.
Dies erfordert Innovationen in Politik, Technologie und Geschäftsmodellen. Wir brauchen Politik- und Marktreformen, die Hindernisse für die Beschaffung kohlenstofffreier Energie abbauen, sowie eine neue Politik, die die gesellschaftliche Bedeutung kohlenstofffreier Energie anerkennt und die verschiedenen Energiequellen gemäß ihren Eigenschaften angemessen bepreist. Google wird sich weiterhin für Strommarktreformen einsetzen, die den Zugang zu kohlenstofffreier Energie weltweit ermöglichen.
Vor uns liegt eine Menge Arbeit und wir sind hoch motiviert, diese voranzutreiben.
1 Damit Google als treibende Kraft neue saubere Energie ins Netz bringen kann, ist es uns besonders wichtig, dass es sich bei allen Projekten um "zusätzliche" Projekte handelt (sogenannte Projektadditionalität). Das bedeutet, dass wir versuchen, Energie aus noch zu errichtenden Erzeugungsanlagen zu beziehen, deren Anforderungen weit über die bestehenden Energierichtlinien hinausgehen.
2 Wir stufen Energie aus Biomasse vorläufig als kohlenstofffrei ein, weil sie zwar biogenes Kohlendioxid bei der Stromerzeugung freisetzt, aber unter bestimmten Umständen netto kohlenstofffrei sein kann. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler erhebliche Bedenken hinsichtlich der mit Biomasse und Wasserkraft verbundenen Treibhausgasemissionen geäußert. Wir stufen sie in unseren aktuellen Rahmenbedingungen als kohlenstofffrei ein, da ihre Auswirkungen bei verantwortungsvollem Umgang auf ein Minimum reduziert werden können. Wir beobachten weiterhin die Entwicklungen rund um ihre Umwelt-, Sozial- und Treibhausgasemissionsprofile. Unser Ziel ist es dabei, nachhaltige und tatsächlich kohlenstofffreie Initiativen zu fördern und sie in unseren Rahmenbedingungen angemessen einzuordnen.
3 Kohlenstofffreie Energie an einem Google-Standort mit Strombezugsvertrag wird in derselben Netzbetriebsregion eines bestimmten Rechenzentrums erzeugt, hat aber keine exklusive Direktverbindung zu diesem Rechenzentrum. Nach der Erzeugung wird der Strom ununterscheidbar in das allgemeine Stromnetz eingespeist und sowohl dem Google-Rechenzentrum als auch allen Stromkunden in der Region bereitgestellt.
4 Bei der Berechnung des stündlichen Abgleichs eines Rechenzentrums mit regionaler kohlenstofffreier Energie zählen zuerst die Bezugsverträge für erneuerbare Energie von Google, da ein vertraglicher Anspruch auf diese Stromerzeugung und ihre Umwelteigenschaften besteht. Darüber hinaus haben unsere Strombezugsverträge unmittelbar dazu geführt, dass diese kohlenstofffreie Energie in das Netz eingespeist wird.
5 2017 entfiel der größte Teil der erneuerbaren Stromerzeugung von Google in Skandinavien auf Schweden und nicht auf Finnland selbst. Obwohl sie aus technischer Sicht getrennte Netze betreiben, sind Finnland und Schweden Teil eines gemeinsamen wettbewerbsorientierten Strommarktes (Nord Pool). Finnland importiert große Mengen an Strom direkt aus Schweden. Wir stufen daher unsere stündliche Windstromerzeugung in Schweden als mit unserem Stromverbrauch in Finnland "abgeglichen" ein.