13.09.2017 Hand in Hand

Energieeffizienz und Sicherheit im Rechenzentrum

Von: Marc Wilkens

Energieeffizienz und Sicherheit können in Rechenzentren Hand in Hand gehen. Denn der Teil der Sicherheit, der sich auf den Schutz vor Angriffen, Feuer, Wasser oder Explosion bezieht, besitzt kaum Auswirkungen auf die Energieeffizienz.

Blick in ein Rechenzentrum

Bei der Verfügbarkeit geht es im Wesentlichen um die Redundanz der Anlagen bzw. Systeme im Data Center.

Generell geht eine höhere Energieeffizienz in Rechenzentren nicht zulasten der IT-Sicherheit im Sinne von „Schutzbedarf“. Hinsichtlich der Verfügbarkeit kann man sogar sagen, dass mit intelligenten Maßnahmen zur Energieeffizienz die Zuverlässigkeit sogar erhöht werden kann. Denn: Mit zunehmender Energieeffizienz wird die Ausfallwahrscheinlichkeit von vielen RZ-Systemen, wie beispielsweise Gebäudekonstruk­tion, Stromversorgung oder Kühlung, geringer.

Auch die neue europäische RZ-Norm EN 50600 unterscheidet deutlich zwischen Verfügbarkeit und Schutzbedarf. Bei der Verfügbarkeit geht es im Wesentlichen um die Redundanz der Anlagen bzw. Systeme im Data Center. Die Sicherheit bezieht sich hier auf die Wahrscheinlichkeit eines technischen Fehlers, der zum Ausfall des Rechenzentrums führt. Die anderen Sicherheitsaspekte, z.B. Einbruch, Brand, Blitzschlag und dergleichen, sind bauphysikalische und sicherheitstechnische Maßnahmen, die mit der Energieeffizienz wenig zu tun haben. Lässt ein Betreiber beispielsweise alle Umluftklimageräte – auch die redundanten – laufen, steigt die Energieeffizienz, da die Lüfter der Geräte mit einer geringeren Drehzahl auskommen. Gleichzeitig wird die Verfügbarkeit erhöht, weil längere Standzeiten vermieden werden.

Modularität hat Vorteile


In Zusammenhang mit gesteigerter Energieeffizienz wird auch das Thema Modularität immer wieder genannt. Gemeint ist hier der Einsatz mehrerer kleinerer Anlagen anstelle einer großen. Gerade USV-Anlagen gelten als Paradebeispiel, da deren Auslastung zum einen dann schlichtweg besser ist. Zum anderen können tatsächlich nicht benötigte Module abgeschaltet bzw. gar nicht erst in Betrieb genommen werden. Werden diese Systeme dann geschickt konzipiert, können RZ-Betreiber die Verfügbarkeit steigern. Höhere Investitionskosten werden durch eine gut geplante Energieeffizienz amortisiert. In diesem Fall ist Verfügbarkeit mit Sicherheit sogar gleichzusetzen.

Sinkt der Bedarf an Servern, kann der Server-Raum durch eine zusätzliche Wand in zwei Bereiche geteilt werden, rät der RZ-Spezialist Securisk, ein Unternehmen der Data Center Group. Eine Effizienzsteigerung ergibt sich durch die weitere Kühlung und Stromversorgung des einen Abschnitts, während der andere zunächst stillgelegt ist. Dadurch, dass weniger Luft gekühlt werden muss, werden Anlagen besser ausgelastet und sind weniger stör- und wartungsanfällig. Die Sicherheit steigt zudem, da die abgeschalteten Systeme redundant eingesetzt werden können. Nebenbei werden Kosten eingespart, weshalb sich auch die Aufwendungen für die Trennwand in wenigen Jahren amortisieren. Entsteht mit der neuen Wand auch ein zusätzlicher Brandabschnitt, wird die Sicherheit weiter erhöht.

Unterschiedliche Versorgungsmedien


Ferner können die Verantwortlichen die Sicherheit durch ein System zur Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung erhöhen. Die Idee dahinter ist, dass der für die IT-Versorgung benötigte Strom z.B. über ein eigenes Blockheizkraftwerk (BHKW) selbst hergestellt wird. Die Abwärme des BHKW kann wiederum für die Kühlung des RZ genutzt werden. Spezielle Kälteanlagen, sogenannte Sorptionskälteanlagen, nutzen die Abwärme, um daraus Kälte zu machen. Da die Kälteanlagen mit Abwärme angetrieben werden, ist für die Kälteversorgung kein eigener Strompfad mehr nötig. Die Netzersatzanlage muss bei einem Stromausfall im Datacenter nicht mehr die Kälteerzeugung versorgen. Unabhängig davon sind solche Anlagen auch aus ökologischer Sicht sinnvoll: Da die Abwärme des BHKW bei der RZ-Kühlung im Sommer wie im Winter nutzbar ist, können bis zu 80 Prozent des Primärenergiegehalts, wie etwa Erdgas, genutzt werden. Höhere Sicherheit kann dann zusätzlich durch Fernwärmenetze erreicht werden. Deren Ausfallwahrscheinlichkeit ist im Vergleich zu Stromnetzen statistisch gesehen deutlich geringer.

Umgekehrt kann mehr Sicherheit zu mehr Energieeffizienz führen. Dazu sollte allerdings mit einem gängigen Vorurteil aufgeräumt werden: „Mehr Verfügbarkeit (Redundanzen) bedeutet schlechtere Wirkungsgrade bzw. schlechtere PUE-Werte.“ Es ist ein Trugschluss, dass für eine bestimmte zu erzielende Verfügbarkeit ­eine bestimmte Schwelle an Energieeffizienz besteht, um die Redundanz nicht zu gefährden.

Dies ist ein Artikel aus unserer Print-Ausgabe 09/2017. Bestellen Sie ein kostenfreies Probe-Abo.

Aktuelle Beispiele modular aufgebauter Umluftkühlgeräte zeigen, dass durch eine höhere Redundanz die Lüfterdrehzahl insgesamt für den gleichen Volumenstrom reduziert werden konnte. Denn: Eine größere Anzahl paralleler Lüfter muss für den gleichen Volumenstrom weniger arbeiten. Der Strombedarf der Lüfter im Vergleich zur Lüfterdrehzahl sinkt dabei nicht linear, sondern quadratisch oder sogar in dritter Potenz. Dementsprechend sind Strombedarf und damit auch Stromkosten gesunken. Gewisse redundante Geräte müssen also nicht, wie bislang angenommen, ausgeschaltet bleiben, um Strom zu sparen. Mehr Sicherheit im Sinne von Redundanz führte zu mehr Effizienz. Von der Amortisation der Investition ganz zu schweigen.

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