Wege in die Sparsamkeit

Rechenzentren sind Energiefresser: So verbrauchten die zwei Rechenzentren von Host Europe mit ihren rund 9.000 Servern 2011 etwa 24 Gigawattstunden. Der Kölner Hosting-Anbieter gehört damit allerdings weltweit zu den kleinen Fischen. Die Internetriesen wie Facebook oder Google betreiben gigantische Rechenzentren, die über den ganzen Globus verteilt sind.

Zum Beispiel Google. Die Zahlen sind sehr, sehr groß. So groß sogar, dass genaue Angaben nur schwer zu ermitteln sind - sie sind eher erschreckend. Für 2011 wurde eine Zahl bekannt: Alle Google-Rechenzentren benötigten kontinuierlich 260 Megawatt. Das ist genug, um eine Stadt mit 200.000 Haushalten zu versorgen. Anderswo kursiert die Zahl von mehr als zwei Milliarden Kilowattstunden, die die Google-Rechenzentren 2010 verbraucht haben.

Doch unabhängig von der Geheimnistuerei mancher Betreiber: Die Großrechenzentren des Internets benötigen Strom ohne Ende. Da sind Maßnahmen zum Stromsparen gefragt. Der erste Ansatzpunkt für eine Senkung des Energieverbrauchs ist das Rechenzentrum selbst.

Hier achten die Betreiber darauf, durch möglichst moderne, stromsparende Hardware  bereits im Ansatz möglichst wenig Energie zu verbrauchen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist der intensive Einsatz von Virtualisierungslösungen, die eine optimale Ausnutzung der Geräte erlauben.

Die technischen Möglichkeiten durch Anpassungen an der Infrastruktur sind allerdings relativ schnell ausgereizt. Denn die wahre Verschwendung passiert woanders: Die Server produzieren Internet-Services und extrem viel Abwärme. In konventionellen Rechenzentren kann das gut die Hälfte der Energiekosten ausmachen.

Angezeigt wird dies durch den PUE-Wert (Power Usage Effectivness) eines Rechenzentrums. Ein konventionelles Rechenzentrum hat einen PUE-Wert von 2. Dabei kommt auf jedes Watt für die Server ein Watt für die Kühlung. Moderne Rechenzentren haben PUE-Werte von 1.5 oder niedriger. Im Nachhaltigkeitsbericht von Host Europe ist zu sehen, welche Maßnahmen nötig sind, um den PUE in Richtung 1.3 zu senken.

Doch solche Methoden werden in Zukunft nicht mehr ausreichen. Ein wichtiger Trend für möglichst niedrigen Energieverbrauch in Rechenzentren ist Gleichstrom. So gibt es zum Beispiel zahlreiche Rechenzentren, die die Server nicht mehr mit Wechselstrom versorgen, sondern direkt mit Gleichstrom. Er wird von einem eigenen "Umspannwerk" erzeugt.

Eine Idee mit Potenzial ist die Direktversorgung mit Gleichstrom. Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HVDC oder HGÜ) hat im Vergleich zu Wechselstrom-Hochspannungsleitungen etwa 30 bis 50 Prozent weniger Energieverlust und kommt mit weniger Kabelstrecken aus. Bei einem Gleichstromrechenzentrum ist zudem kein Wechselrichter notwendig.

Eine zweite Möglichkeit für einen möglichst effizienten Stromverbrauch ist "Demand Response" im "Smart Grid". Dabei geht es um eine intelligente Energiebedarfssteuerung. Bisher ist eine Steuerung des Stromverbrauchs vor allem als Spitzenlastmanagement bekannt. Bei "Demand Response" regulieren die Smart Grids den Stromverbrauch ("Demand") als Antwort ("response") auf Erzeugungssituation, Netzauslastung, als vertragliche Leistungsreserve sowie als Reaktion auf Preissignale im Markt.

Für Rechenzentren ist das eher Zukunftsmusik, da die Energielast der Server nicht gut zu steuern ist. Die heute verbreiteten Computer arbeiten auch im "digitalen Leerlauf" mit einer hohen Grundlast und benötigen entsprechend viel Strom. Doch wenn es Rechenzentrumsbetreiber schaffen, die "Workloads" noch besser zu verteilen, dürfte das Smart Grid auch für Rechenzentren nutzbar sein. In den USA wird zumindest schon darüber diskutiert.

Bildquelle: Siemens