Es geht ums Wasser: Water Usage Effectiveness (WUE) oder auf Deutsch Effizienz des Wasserbrauchs. Für die Verbesserung der Energieeffizienz in Rechenzentren muss einiges getan werden. Das ist in der Zwischenzeit nicht nur den IT-Profis, Entscheidern und Data Center Spezialisten bekannt, sondern auch den meisten fachfremden Menschen bewusst. Aber nicht nur elektrische Energie wird in Rechenzentren gebraucht. Auch Wasser ist von Nöten: für adiabatische Kühler, Sanitäranlagen und auch für den Brandschutz. Die Ressource Wasser wird an vielen Stellen in einem modernen RZ gebraucht, aber schnell übersehen. Es ist keine einfache Angelegenheit: Hat man doch mit der Verdunstungskühlung ohne Frage etwas für die Umwelt getan, indem man auf Kompressionskühlung vielleicht weitgehend verzichtet, in Ausnahmefällen auf Klimaanlagen mit naturidentischen Kältemitteln wie R290 (Propan) zurückgreift und den Stromverbrauch gesenkt.
Wieder wird beherztes Eingreifen gefordert. Arnaud de Bermingham, Gründer des französischen Cloud-Computing- und Webhosting-Unternehmens Scaleway, nennt den Wasserverbrauch das schmutzige Geheimnis der Rechenzentrumsbranche. Ein Artikel der Washington Post von Shannon Osaka bezeichnet die Verwendung des Internets wegen Rechenzentren im trockenen amerikanischen Westen in der Überschrift gar als „Neue Front in den Wasserkriegen“. Erschwerend hinzu kommt, dass lange Zeit die Datenlage zum Wasserverbrauch in RZs schlecht war. In einer Branche, die sich mit Daten befasst, bemerkenswert.
Bedeutung, Einordnung und Interpretation der WUE
2011 hat die NGO The Green Grid, die u.a. als Vorreiter mit einer etablierten Metrik für Energieeffizienz von Rechenzentren, Power Usage Effectiveness (PUE) bekannt war, die Kennzahl Water Usage Effectiveness (WUE) analog zu PUE ins Leben gerufen. Die Water Usage Effectiveness (WUE) stellt genau wie die PUE einen Verbrauch in Verhältnis zum Energieverbrauch der IT. Anders als bei der PUE allerdings, hat die WUE dadurch eine Einheit: l/kWh. Theoretisch gibt es hier keinen Bestwert. Der WUE-Wert von 0l/kWh ist denkbar. Sinnvoll wäre das aber nicht zwangsläufig: denn es muss gekühlt werden und wenn ein steigender Energieverbrauch der Preis für einen geringeren Wasserbedarf ist, kann dies für die Umwelt negativ sein.
Keine falschen Schlüsse ziehen
Der WUE-Wert bezieht sich, ähnlich wie auch andere Kennzahlen, nur auf die Betriebsphase des Rechenzentrums und auf das RZ-Gelände selbst. Wasserverbrauch für bspw. die Eigenenergieerzeugung schlügen sich in der Kennzahl noch durch den Jahreswasserverbrauch nieder, die verstärkte Verdunstung von Wasser durch das örtliche Wasserkraftwerk allerdings nicht. Hier dürfen keine falschen Schlüsse gezogen werden: Wasser wird in allen Phasen des Lebenszyklus eines Datacenters direkt und indirekt verbraucht. Das schon beginnt bei der Errichtung des RZs wegen der Herstellung von Baustoffen. Es trägt sich in der Herstellung der Hardware weiter. Trifft beim Betrieb durch die Verwendung von Strom aus der Wasserkraft und vor allem aus nicht erneuerbaren Quellen, d.h. aus Kohleenergie oder Atomstrom zu. Der Verbrauch von Wasser endet gegebenenfalls erst im Zuge des Recyclings der Hardware am Ende der Nutzung.
Klar, dass eine solche detaillierte Darstellung eigentlich kaum schaffbar ist. Um zumindest den Wasserverbrauch für die Energieerzeugung außerhalb des RZ-Geländes auch sichtbar machen zu können, schlägt The Green Grid in ihrem Whitepaper zum Thema zusätzlich die WUESource-Kennzahl vor.
Ähnlich wie bei den verschieden genauen Betrachtungen der PUE, werden sich die Parameter WUE und WUESource auch noch weiterentwickeln. Die Weiterentwicklung ist ausdrücklich angedacht.
Berechnung des WUE
Der WUE wird berechnet, indem der Wasserverbrauch des RZs im Jahr durch den Energieverbrauch der IT-Technik im Jahr geteilt wird. Man erhält eine Angabe in Liter pro kWh. Der beste Wert wäre also 0 Liter pro Kilowattstunde.
WUESource-Wert wird im Grunde so berechnet wie der WUE-Wert, lediglich der Wasserverbrauch des für den Betrieb des Rechenzentrums nötigen Stroms kommt noch zum Jahreswasserverbrauch des RZs hinzu. Hierfür müssen wir sowohl einen EWIF-Wert kennen als auch die Energieeffizienz des RZs in Form des PUE:
Der EWIF ist der sogenannte Energy Water Intensity Factor (dt. etwa Energie-Wasserintensitätsfaktor), der sich je nach Energieform und Ort unterscheidet. Wenn nichts genaueres bekannt ist, lässt sich dieser Wert aus einer Tabelle entnehmen. Für die Photovoltaik und Windkraftanlagen wird hier von 0 ausgegangen, was eine vorläufige Vereinfachung darstellt. Die EWIF-Kennzahl ist wohl erstmal in den USA verbreitet, was das in Erfahrung bringen von ähnlichen Werten für den europäischen Markt erschweren könnte.
Maßnahmen zur Verbesserung des WUE und Best Practices
Um den WUE sinnvoll zu verbessern, sollte die Luftstromführung bei der adiabaten Kühlung auf Grund von Monitoring-Daten verbessert werden. Auch denkbar ist ein Einsparen von Wasser durch eine generelle Erhöhung des Temperaturniveaus. Neben einem reinen Versteifen auf die Einsparung von Wasser, sollte auch die Frage beantwortet werden: Kann das Wasser für die Kühlung selbst aus Regenwasser gewonnen werden? Vielleicht lässt es sich mit Hilfe von Zisternen über das Jahr verteilt sammeln und speichern.
Fazit
Mit dem WUE-Wert erhalten Betreiber von Rechenzentren einen Indikator für den Verlust von Wasser im eigenen Rechenzentrum. Allein reicht dieser Wert nicht zur Bewertung des Standes der Nachhaltigkeitsbestrebungen in einem Datacenter aus. Der WUE-Wert ist dafür gedacht zusammen mit PUE und CUE, den anderen Werten der „xUE-Familie“, einen Überblick über die Situation zu geben. Damit sind auch Verbesserungen sichtbar. Je nach Kühlkonzept lässt sich der Wasserbedarf minimieren. Erfolge erzielen RZ-Betreiber hier durch die intelligentere Steuerung einer bestehenden Anlage oder das Planen von Kreisläufen. Die Water Usage Effectiveness bietet eine simple Kennzahl, um mit dem Thema Wasserverbrauch zu beginnen und Verbesserungen zu erzielen. Sofern sie in der Analyse richtig eingeordnet wird und ihre Grenzen mit bedacht werden, ist die Verbreitung einer solchen Kennzahl ein guter Schritt in Richtung Umweltverträglichkeit von Datacentern.
Wenn sie in Sachen Nachhaltigkeit und Rechenzentren auf dem Laufenden bleiben wollen, lohnt sich auch ein regelmäßiger Blick in den Prior1 Blog.