IEA 4E EDNA: Energieeffizienz von Servern (2025)

Der Bericht „Energy Efficiency of Servers – Past and Possible Future Trends", veröffentlicht im April 2025 durch das EDNA-Programm des 4E TCP, untersucht die Entwicklung der Energieeffizienz von Servern in Rechenzentren über das letzte Jahrzehnt und wagt einen Ausblick bis 2030. 

Angesichts der weltweit steigenden Nachfrage nach Datenverarbeitung durch Trends wie Cloud Computing, Video-Streaming, Internet-of-Things und insbesondere Künstliche Intelligenz wird erwartet, dass der Energiebedarf in Rechenzentren weiter ansteigt. Die Autor:innen betonen jedoch, dass technische Effizienzgewinne dazu beitragen können, den Stromverbrauch zu begrenzen. Da Server den größten Anteil am Energieverbrauch innerhalb von Rechenzentren ausmachen, liegt der Fokus des Berichts auf der Analyse ihrer Effizienz. 

Die Studie differenziert dabei zwischen drei Servertypen: allgemeinen, CPU-basierten Servern, GPU- und TPU-basierten Beschleunigern für maschinelles Lernen sowie spezialisierten ASICs für Kryptowährungs-Mining. Für jede dieser Kategorien wurden spezifische Effizienz Metriken verwendet und umfangreiche Daten zu Leistung und Energieverbrauch gesammelt. Die Ergebnisse zeigen, dass alle drei Kategorien erhebliche Effizienzsteigerungen aufweisen, wobei ASICs und ML-Beschleuniger besonders hohe jährliche Zuwächse verzeichnen. Die Hauptursachen dieser Effizienzgewinne liegen in der fortschreitenden Miniaturisierung der Halbleitertechnik, neuen Speicherlösungen sowie spezialisierten Hardwarearchitekturen. Gleichzeitig steigt jedoch auch der absolute Energieverbrauch vieler Servertypen, was den Effizienzgewinnen entgegenwirkt. 

Für die nahe Zukunft erwartet die Studie eine Fortsetzung der aktuellen Trends, wobei keine disruptiven Technologien in Sicht sind. Bei gleichbleibender Entwicklung könnte etwa der SERT-2-Wert für allgemeine Server bis 2030 einen Wert von 200 erreichen. Der Bericht schließt mit Empfehlungen zur Förderung energieeffizienter Serverdesigns, einschließlich optimierter Hardwarearchitekturen, verbesserter Leistungsbewertungssysteme, effizienter Kühllösungen und regulativer Maßnahmen.

Technisch Maßnahmen

• Miniaturisierung und energieeffizientes Chipdesign als Schlüsselfaktor,
• automatische Hardware-Zuweisung basierend auf detaillierten Leistungskennzahlen,
• stärkere Virtualisierung und Auslastung von Servern,
• effizientere Netzteile und Kühlsysteme, insbesondere den Einsatz von Flüssigkühlung.

Politische Maßnahmen

• wird insbesondere die Einführung von Regulierungen und standardisierten Effizienz Metriken empfohlen, um Vergleichbarkeit zu schaffen und Effizienzpotenziale besser zu nutzen.