Moderne Rechenzentren erbringen bei geringerem Energieverbrauch mehr Leistung.
Energieeffizienz im Rechenzentrum
Das Energieeffizienzgesetz (EnEfG) setzt einen besonderen Fokus auf Rechenzentren. Sie können Innovationstreiber sein – und aus Sicht der Politik müssen sie beim Thema Energieeffizienz vorne mitspielen.
Auch wer die Vorgaben in absehbarer Zeit noch nicht erfüllen muss, kann große Vorteile haben. Denn Energieverbrauch ist einer der wesentlichen Kostenfaktoren im gesamten Lebenszyklus eines Rechenzentrums. Es gilt, Energieverluste im System zu minimieren, um den Endenergieeinsatz und somit verbundene Kosten und Emissionen möglichst gering zu halten. Es lohnt sich also, der Konkurrenz und der Gesetzgebung einen Schritt voraus zu sein.
Energieverbraucher im Rechenzentrum
Rechenzentren benötigen viel Energie: in erster Linie für die IT-Systeme selbst, aber auch für die, zum sicheren Betrieb notwendige, Rechenzentrums-Infrastruktur. Allein in die Kühlung fließen in der Regel mindestens 20-30 Prozent der benötigten Energie. Ist von Energieeffizienz im Rechenzentrum die Rede, geht es bislang in der Regel nicht um die Effizienz von Hard- und Software, sondern um jene der Infrastruktur. Da die Effizienzsteigerungspotentiale in der Rechenzentrums-Infrastruktur allerdings absehbar immer weiter ausgereizt werden, ist es darüber hinaus auch geboten, die eigentliche Nutzlast der Rechenzentren, die IT-Systeme (Hard- und Software) stärker diesbezüglich in den Fokus zu nehmen.
Wie misst man die Energieeffizienz?
Die geläufigste Kennzahl ist der sog. PUE-Wert. Die Power Usage Effectiveness beschreibt das Verhältnis von Gesamtstrombedarf eines Rechenzentrums in Bezug zum Strombedarf der IT-Geräte. PUE sagt also aus, wie effizient die Rechenzentrums-Infrastruktur ist. Diese Kennzahl spielt auch bei der Vergabe des Umweltzeichens „Blauer Engel“ eine große Rolle. Mit dem „Blauen Engel“ ausgezeichnete Rechenzentren erbringen ihre Leistung möglichst energie- und ressourcenschonend.
Welcher PUE-Wert ist gut?
Rechenzentren mit einem PUE-Wert von 1,2 oder besser gelten heute als sehr effizient. Sie verwenden weniger als 20 Prozent der Energie für den Betrieb der Infrastruktur. Bei konventionellen und diesbezüglich nicht optimierten Rechenzentren liegt der PUE-Wert zumeist deutlich höher als 1,5 und im schlechtesten Fall sogar bei ca. 2. Das heißt, fast die Hälfte der Energie wird nicht für den eigentlichen Zweck des Rechenzentrums, die IT, eingesetzt.
Welche anderen Kennzahlen sind wichtig?
Neben PUE ist CER (Cooling Efficiency Ratio, dt.: Jahresarbeitszahl) eine wichtige Leistungskennzahl. Sie ist, ebenso wie PUE, in der Normenreihe DIN EN 50600 (europäische Norm für Einrichtungen und Infrastrukturen von Rechenzentren) definiert und dient der Klassifizierung und Überprüfung der Wirksamkeit von Rechenzentrumskühlungen. Der „Blaue Engel“ schreibt für neu errichtete Rechenzentren eine CER von mindestens 8 vor. D.h. für das Abführen von 8 kWh Wärmeenergie aus dem Rechenzentrum darf im Jahresdurchschnitt nur maximal 1 kWh elektrische Energie eingesetzt werden.
Darüber hinaus gibt es noch eine Reihe weiterer Kennzahlen für Rechenzentren, die auf Nachhaltigkeitskriterien ausgerichtet sind, z. B. WUE (Water Usage Effectiveness) oder REF (Renewable Energy Factor).
Was beeinflusst die Energieeffizienz?
Mehrere Faktoren spielen eine Rolle. Grundsätzlich erfordert die hohe Komplexität von Rechenzentren ein nahtloses Ineinandergreifen aller Gewerke, damit maximale Energieeffizienz erreicht werden kann. Im Optimalfall würde man das Rechenzentrum – als massiven Energieverbraucher und zeitgleich Abwärmeerzeuger – im Gesamt-Gebäude-Kontext betrachten.
Des Weiteren wirkt sich der Verfügbarkeitsanspruch auf Effizienzbestrebungen aus. Die Gewährleistung hoher Verfügbarkeit bedarf auch den entsprechenden Energieeinsatz.
Auch die Auslastung der IT spielt eine große Rolle – ein Rechenzentrum, das auf eine maximale Auslastung in ein paar Jahren ausgelegt ist, aber anfangs nur sehr gering ausgelastet wird, muss Abstriche bei der Energieeffizienz machen. Um hier einen möglichst verlustarmen Betrieb zu gewährleisten, setzen mittlerweile immer mehr Betreiber auf modulare Rechenzentren und skalierbare Infrastrukturkomponenten, die bedarfsgerecht erweitert werden können.
Ein 360 Grad Monitoring, das nicht nur die IT, sondern auch die Rechenzentrums-Infrastruktur datenbasiert und vorausschauend überwacht, hilft, die Energieeffizienz zu erhöhen und gleichzeitig Ausfälle zu verhindern.
Nicht zuletzt unterstützen Entwicklungen bei der IT selbst die Verbesserung der Energieeffizienz. Server, die bei höherer Temperatur laufen, können effizienter gekühlt werden, da hierdurch der Freikühlanteil erhöht werden kann.
Was bringt die Zukunft?
Auch, wenn sich die Energieeffizienz der Rechenzentrums-Infrastruktur in den letzten Jahren kontinuierlich verbessert hat, gibt es gerade in vielen mittelständischen Bestands-Rechenzentren noch ein großes Optimierungspotential. Hierbei kann bereits das Drehen an kleinen, z.T. kosten-geringen oder sogar -neutralen Stellschrauben, große Mengen an Energie, Geld und Emissionen einsparen.
Energiemonitoring und Energiemanagement sind hierbei der erste Schritt, um Effizienzdefizite aufzudecken und geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Darüber hinaus eröffnen neue Technologien, wie etwa Direct Chip Cooling von IT-Systemen, große Potentiale. Das für die Kühlung eingesetzte Wasser wird dabei auf bis zu 60 Gard erwärmt und ist damit ideal geeignet für die Nutzung in Heizungssystemen. Es ist absehbar, dass die Abwärme von Rechenzentren künftig in Nah- und Fernwärmenetze eingespeist wird.
Mit Hinblick auf die nationalen Klimaziele und den „Green Deal“ der EU, in welchem klimaneutrale Rechenzentren bis 2030 gefordert werden, spielt zudem die Herkunft der eingesetzten Energie eine immer wichtiger werdende Rolle. So kann z.B. auch die Energieerzeugung durch eine unternehmens-eigene Photovoltaik-Anlage zur Erreichung der ökologischen Ziele beitragen und gleichzeitig ökonomisch sinnvoll sein.
Wir bei Prior1 beschäftigen uns täglich mit der Effizienzsteigerung von Rechenzentrums-Infrastrukturen. Gerne helfen wir Ihnen z.B. im Rahmen einer ganzheitlichen Energieeffizienzanalyse dabei, sinnvolle Maßnahmen zur Optimierung Ihres Rechenzentrums zu identifizieren, zu planen und umzusetzen.
