Der Weg zum nachhaltigen Rechenzentrum

Mit über 450 Rechenzentren verfügt Deutschland über die meisten Speicherinfrastrukturen in Europa.Nach Angaben des Wissenschaftlichen Dienstes der Bundesrepublik Deutschland verbrauchten deutsche Rechenzentren 2020 über 16 Milliarden Kilowattstunden Strom, was 3,2 Prozent des gesamten deutschen Stromverbrauchs entspricht, und produzierten dabei rund 6 Millionen Tonnen CO2. Wie können die Betreiber einem so hohen Verbrauch gerecht werden und zugleich umweltfreundlich und nachhaltig operieren?

Die entscheidende Kennzahl für die Energieeffizienz von Rechenzentren ist der PUE-Wert (Power Usage Effectiveness). Dieser beschreibt das Verhältnis zwischen dem Gesamtenergieverbrauch des Rechenzentrums und der Energieaufnahme der IT-Infrastruktur. Je niedriger der PUE-Wert eines RZ ist, desto umweltfreundlicher und energieeffizienter ist es. Werte unter 1,5 werden als energieeffizient erachtet, da weniger als 50 Prozent der Energie für andere Prozesse wie Kühlung, Klimatisierung oder Stromumwandlung benötigt werden. Von Klimafreundlichkeit kann man bei PUE-Werten um 1,2 oder 1,3 sprechen – hier werden nur 20 bis 30 Prozent der eingesetzten Energie ineffizient genutzt. Der bestmögliche PUE-Wert liegt bei 1,0 und beschreibt ein Rechenzentrum, das keinen Energieverlust vorweist.

Fünf Schritte zu mehr Energieeffizienz im Bestandsrechenzentrum

Die deutsche RZ-Landschaft wird von Bestandsstrukturen dominiert, die nicht mit neuartigen Greenfield-Datencentern mithalten können. Der Abriss dieser älteren Strukturen wäre teuer und energieaufwendig. Plusserver empfiehlt daher, zunächst die Optimierung des RZ zu prüfen. Die folgenden Optimierungsmaßnahmen können sich dabei als besonders hilfreich erweisen:

1. Kaltgangeinhausung: Die sogenannte Kaltgangeinhausung ist eine Maßnahme, mit der die Kalt- und Warmluft in einem RZ strikt getrennt werden. Dabei werden Kaltgänge rundherum durch Wände abgeschlossen. Eine saubere Kaltgangeinhausung benötigt rund zehn Prozent weniger Energie zur Kühlung. Zudem kann durch die effizientere Kühlung die Leistungsdichte in den Serverschränken erhöht werden und der Platz in den Rechenzentren damit effizienter genutzt werden.

2. Optimierung der Luftströmungen: In direktem Zusammenhang mit der Kaltgangeinhausung steht die Optimierung der Luftströme. Durch die Verblendung aller ungenutzten Höheneinheiten sowie die Abdichtung von Kabeldurchführungen und Bodenaussparungen kann sichergestellt werden, dass keine Kühlluft ver­loren geht und ein konstanter Luftdruck vorhanden ist. Damit verhindert man die Bildung sogenannter Hotspots, an denen sich warme Luft ansammelt.

3. Anheben der Temperatur: Durch die ersten beiden Schritte stellt man sicher, dass Serverschränke ausreichend Kühlung erhalten. Damit muss weniger Energie für die Klimatisierung des Rechenzentrums genutzt werden und die Temperatur kann allgemein angehoben werden.

4. Modernisierung der Klimati­sierung: Um den Auflagen des Klimapakts der europäischen Datacenter-Betreiber nachzukommen, ist es wichtig, auf moderne Kältemaschinen mit natürlichen Kältemitteln, z.B. Wasser, Ammoniak, Propan oder CO2, umzusteigen. Der Grund ist ihre Umweltverträglichkeit, denn diese Kühlmittel sind weder ozonschädigend noch tragen sie zu Treibhausgasemissionen bei. Ebenso weisen moderne Klimatisierungsanlagen durch variable Lüftersteuerungen eine höhere Energieeffizienz auf.

5. Neue USV-Anlagen mit geringer Verlustleistung: Anlagen für unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) stellen im Fall einer Störung die elektrische Bereitstellung von Energie für Server sicher. Außerdem schützen USV sensitive elektronische Geräte vor Schäden oder Ausfall infolge von Netzschwankungen oder Spannungsspitzen. Daher sind USV für ein Rechenzentrum unablässig. Zur energetischen Optimierung empfiehlt es sich, in moderne USV-Anlagen zu investieren. Diese verfügen meist über einen „effizienzoptimierenden“ Modus, welcher den Gesamtwirkungsgrad der Anlage herauf und somit die Höhe der Verlustleistung stark ­herabsetzt. Die Verlustleistung kann so von bis zu zehn Prozent auf unter fünf Prozent reduziert werden.

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Optimieren statt neu bauen

Diese Schritte sind die ersten Stellschrauben auf dem Weg zum nachhaltigeren Rechenzentrum. In einem zweiten Schritt sollten Betreiber prüfen, welche Hardware im RZ betrieben wird. Denn der PUE-Wert bezieht sich zwar auf den Betrieb, aber nicht auf den Gesamtenergieverbrauch – hier kommen weitere Schritte wie intelligentes Powermanagement ins Spiel und damit das effiziente Ausnutzen der Systeme sowie der Austausch von alten Lösungen. Klar ist: Nicht alle Bestandsrechenzentren können und müssen abgeschaltet werden, um das EU-Ziel für 2030 zu erreichen. Es ist aber notwendig, dass Betreiber genau analysieren, welches Optimierungspotenzial in ihrem Rechenzentrum steckt.

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