Die Wahl des richtigen Kühlkonzepts

IT-DIRECTOR: Stichwort Klimatisierung: Kalt-Warm-Gänge und freie Kühlung sind bereits gängige Methoden für eine energieeffizientere Klimatisierung im Rechenzentrum. Welche weiteren Vorgehensweisen können hier Energiekosten sparen?
G. Nowitzky: Energiekosten können vor allem durch die Wahl des Kühlkonzeptes gespart werden. Hier bieten die indirekte freie Kühlung über die Außenluft und die Grundwasserkühlung das größte Potential. Weitere Einsparungen ergeben sich aus dem Einsatz energieeffizienter Komponenten sowie der Abstimmung der Komponenten aufeinander. So wirken sich auch Kleinigkeiten wie die räumliche Anordnung der Klimaschränke oder der Einbauten im Doppelboden auf den Verbrauch aus. Setzt man in den Klimaschränken beispielsweise Radiatoren statt Ventilatoren ein und platziert sie direkt im Doppelboden in Strömungsrichtung, entfällt der Energieverbrauch zur Umlenkung der Luft. Und bei EC-Motoren kann die Leistung stufenlos geregelt und an den aktuellen Bedarf angepasst werden. Die Maximalleistung der Klimageräte sollte dabei so dimensioniert sein, dass sie auch bei Vollauslastung des Rechenzentrums im wirkungsgradgünstigen Teillastbereich betrieben werden. Nebeneffekt ist der Aufbau aktiver Redundanz, da die Leistungsreserven den Ausfall von anderen Klimaschränken kompensieren können.

IT-DIRECTOR: Wie funktioniert eine Kühlung mit Erdwärme oder mit Grund- bzw. Meerwasser? Wo liegen hierin die größten Vor- bzw. Nachteile?
G. Nowitzky: Bei der Kühlung mit Grundwasser wird einem sogenannten Saugbrunnen Grundwasser entnommen, gefiltert und im primären Kühlkreislauf an den Wärmetauschern vorbeigeführt. Danach wird es über Schluckbrunnen wieder in den Grundwasserstrom zurückgespeist. Die Grundwassertemperatur ist das ganze Jahr über gleichbleibend niedrig, unabhängig von den Außentemperaturen, eine Zukühlung mittels Kompressoren also überflüssig. Das hat den Vorteil, dass die Kälteerzeugung so gut wie keinen Strom verbraucht, lediglich die Pumpen müssen betrieben werden. Nachteile im Betrieb sind nicht bekannt, allerdings müssen für die Grundwasserkühlung die geologischen Voraussetzungen stimmen, und die Genehmigungsverfahren sind vergleichsweise aufwendig.

IT-DIRECTOR: Welche Methoden bzw. Technologien sorgen bei anderen RZ-Komponenten für mehr Energieeffizienz?
G. Nowitzky: Bei USV-Anlagen insbesondere in hochverfügbaren, redundanten Umgebungen ist der Teillast-Wirkungsgrad ausschlaggebend für die Energieeffizienz. Sie darf allerdings nicht zu Lasten der Stromqualität gehen. Entsprechende USV-Technologien sind am Markt erhältlich. Wir haben uns für eisenfreie Systeme ohne Trenntrafo entschieden, die gegenüber herkömmlichen Systemen vier bis fünf Prozentpunkte Wirkungsgrad gutmachen. Bei den Racks sollte man auf guten Luftdurchlass achten, wie ihn die Standardschränke der marktführenden Hersteller aufweisen. Zusätzlich können die Kundenracks mit versenkt installierten Stromleisten und seitlichen Kabelführungshilfen ausgerüstet werden. Damit können die Rechner im Sinne einer ungehinderten Luftzirkulation sauber verkabelt werden. Andere Maßnahmen sind durch den RZ-Betreiber nur indirekt beeinflussbar. Auf der Kundenseite können energieeffiziente Systeme und insbesondere eine gute Serverauslastung Strom sparen. Oder aber der Betreiber schreibt seinen Kunden die Verwendung von Geräten vor, deren elektrischer Leistungsfaktor dem Stand der Technik entspricht, d.h. besser als 95 Prozent ist.

IT-DIRECTOR: Inwieweit nutzen Rechenzentrumsbetreiber in Deutschland bereits erneuerbare Energie für den Betrieb ihres Data Center?
G. Nowitzky: Die Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen nimmt ganz eindeutig zu. Immer mehr Unternehmen fragen den Betrieb ihrer Anwendung mit Grünstrom im Rahmen unternehmensspezifischer Green-IT-Strategien nach. Die meisten Rechenzentrumsanbieter kaufen dann – wie wir auch – auf Kundenwunsch Grünstromzertifikate zu.

IT-DIRECTOR: Welche Zertifizierungen garantieren dem Endanwender, dass die genutzten RZ-Services aus einem energieeffizienten Rechenzentrum stammen?
G. Nowitzky: Als Richtwert für die Energieeffizienz eines Rechenzentrums hat sich der PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) etabliert, der sich aus dem Quotienten der im Rechenzentrum insgesamt eingesetzten Energie und der Energie für IT-Geräte ergibt. Eine Zertifizierung des PUE-Wertes bietet der Tüv an. Das Umweltzeichen „Der Blaue Engel“ (RAL-UZ 161) ist eine relativ neue Möglichkeit, Endanwendern den energieeffizienten Rechenzentrumsbetrieb nachzuweisen.

IT-DIRECTOR: Was sind die wichtigsten Maßnahmen, die für Energieeffizienz in Ihrem Rechenzentrum sorgen?
G. Nowitzky: Die wichtigste Maßnahme zur Energieeinsparung in unserem Rechenzentrum ist die Kühlung mit Grundwasser. Dazu kommen eisenlose USV-Anlagen und im Klimabereich die Technik und Dimensionierung der Klimaschränke. Begleitende Maßnahme ist die Optimierung der Luftführung: der Einbau der Radiatoren in Strömungsrichtung im Unterboden, ein relativ hoher Doppelboden, die Verwendung von Stromschienen und deren Einbau in Strömungsrichtung und schließlich die Verwendung von Gitterplatten mit besonders hohem Öffnungsquerschnitt, damit die Luftzirkulation mit möglichst wenig Energieeinsatz aufrecht erhalten werden kann. Unterstützt wird dies durch das Raumkonzept unseres Datacenters, bei dem die Entfernung für die Rückführung der Warmluft maximal zehn Meter zum nächstgelegenen Klimagerät beträgt.

IT-DIRECTOR: Wie energieeffizient arbeitet Ihr Rechenzentrum? Welchen PUE-Wert weist Ihr Data Center aktuell auf?
G. Nowitzky: Unser Rechenzentrum arbeitet ausgesprochen energieeffizient, wir benötigen nur ca. 20 Prozent des Energiebedarfes herkömmlicher Rechenzentren und erreichen einen PUE-Wert von 1,2 bereits bei einer Auslastung von 60 Prozent.

IT-DIRECTOR: Wie viel Energie konnten Sie mit Ihren Maßnahmen in den letzten beiden Jahren einsparen?
G. Nowitzky: Unser Rechenzentrum ist ein kompletter Neubau und seit April 2011 in Betrieb. Pro installiertem Kilowatt Rechnerleistung sparen wir 800 Watt elektrische Energie gegenüber herkömmlichen Rechenzentren mit einem PUE-Wert von ca. 2,0. Das IGN-Rechenzentrum ist auf 600 Kilowatt Rechnerleistung ausgelegt, das macht dann 480 Kilowatt bzw. 11.520 kWh pro Tag oder 4,2 Mio. kWh im Jahr. Bei einer durchschnittlichen CO2-Emission von 600 g pro erzeugter kWh bedeutet dies eine Vermeidung von 2.500 Tonnen CO2 jährlich.

IT-DIRECTOR: Wie gewährleisten Sie die Hochverfügbarkeit Ihres Rechenzentrums? Wie garantieren Sie dabei, dass die Absicherung der IT nicht zu Lasten der Energieeffizienz geht?
G. Nowitzky: Alle Komponenten für die Kaltluft- und die Stromversorgung in unserem Rechenzentrum sind redundant ausgelegt, die Stromverfügbarkeit garantieren wir mit 99,991 Prozent (Tier 4). Desweiteren werden alle Standards zur Gebäudesicherheit wie Zugangs- und Zutrittskontrolle, Einbruchs- und Bandschutz erfüllt. Die Internet- und Stromanbindung erfolgt ebenfalls redundant über zwei getrennte Hauszuführungen. Ein hochverfügbares Rechenzentrum verbraucht wegen der teilweise mehrfach redundanten Systeme grundsätzlich mehr Strom als ein Serverraum ohne Hochverfügbarkeit. Die Herausforderung besteht dann darin, das Maximum an Energieeinsparung für diese spezifische Konstellation herauszuholen ohne Einbußen bei der Verfügbarkeit. Einen Beitrag dazu leisten USV-Anlagen mit hohem Teillastwirkungsgrad. Aber auch beim Dieselgenerator gibt es Einsparmöglichkeiten. Er sollte wegen der kürzeren Startzeit immer vorgewärmt sein, hier senkt die Unterbringung in einem separaten, wärmeisolierten Raum den Energieverbrauch. Und der Strom, der bei den erforderlichen regelmäßigen Tests erzeugt wird, wird ins Netz eingespeist.

IT-DIRECTOR: Wenn Sie heute die freie Wahl hätten – an welchem Standort würden Sie sofort ein neues Rechenzentrum bauen? Und warum gerade an dieser Stelle?
G. Nowitzky: Für uns war es von Anfang an wichtig, ein möglichst energieeffizientes Rechenzentrum aufzubauen. Den Standort haben wir bewusst so gewählt, dass eine Kühlung mit Grundwasser möglich ist. Wir haben diese Entscheidung nicht bereut, das Resultat übertrifft unsere Erwartungen deutlich. Deshalb würden wir für den Bau eines weiteren Rechenzentrums wieder nach einem Gelände im Raum München Ausschau halten, das geologisch für die Grundwasserkühlung geeignet ist.