Neues Energiekonzept

Rechenzentren mit Rückenwind

Dr. Fiete Dubberke, Geschäftsführer bei Westfalenwind IT, und Martin Kipping, Vice President Global Datacenter bei Rittal, im Gespräch über das Datacenter-Konzept „Windcores++“.

  • Windräder

    Mit „Windcores++“ ist ein kosteneffizientes und nachhaltiges Konzept entstanden, das Windkraftanlagen und Rechenzentren verbindet.

  • Dr. Fiete Dubberke, Geschäftsführer bei Westfalenwind IT

    „Windcores++ nutzt direkt bis zu 90 Prozent des erneuerbaren Stroms aus der Windenergieanlage, der gerade bei Versorgungsspitzen oft ungenutzt bleibt.“ (Dr. Fiete Dubberke, Geschäftsführer bei Westfalenwind IT)

  • Martin Kipping, Vice President Global Datacenter bei Rittal

    „Um ein Rechenzentrum auf kleinem Raum nach festgelegten Standards zu bauen, muss die Stellfläche der Server maximiert werden.“ (Martin Kipping, Vice President Global Datacenter bei Rittal)

Von intelligenten Industrie-4.0-Anwendungen über Videostreaming bis hin zum autonomen Fahren: Alle diese datenbasierten Szenarien sorgen dafür, dass der Bedarf an Rechenzentrumskapazitäten steigt – und damit auch der Energieverbrauch. Gleichzeitig gibt es Windstrom, der aufgrund fehlender Netzinfrastruktur nicht genutzt werden kann. Mit „Windcores++“ ist jetzt ein kosteneffizientes und nachhaltiges Konzept entstanden, das Windkraftanlagen und Rechenzentren verbindet. Entwickelt wurde es vom Windkraftbetreiber Westfalenwind und dem Software Innovation Campus Paderborn (SICP). Der System- und IT-Infrastrukturanbieter Rittal bringt sein Know-how für die technische Ausgestaltung ein. Dr. Fiete Dubberke von Westfalenwind IT und Martin Kipping von Rittal erläutern im Interview, welche Vorteile es hat, wenn das Rechenzentrum zur Energie kommt und nicht umgekehrt.

ITM: Herr Kipping, wieviel Prozent des deutschen Energiebedarfs wird durch Rechenzentren verursacht?
Martin Kipping:
In Deutschland gibt es laut dem Borderstep Institut über 53.000 Rechenzentren, die rund 13,2 Milliarden Kilowattstunden Strom in 2017 verbrauchten. Das entspricht etwa dem Verbrauch einer Stadt wie Berlin. Generell ist der Stromverbrauch regional unterschiedlich hoch. In der Datacenter-Hochburg Frankfurt sind die Rechenzentren für 20 Prozent des Stromverbrauchs verantwortlich und haben den Flughafen als größten Stromverbraucher abgelöst.

Fiete Dubberke:
Frankfurt zeigt in der Tat, wie es künftig in vielen Regionen sein könnte. Fakt ist: Der Energiebedarf wird wachsen.

ITM: Welche Faktoren sind denn für die Energieeffizienz eines Rechenzentrums ausschlaggebend?
Kipping:
Die Kühlung verursacht rund 40 Prozent der Stromkosten. Hochleistungsrechner müssen inzwischen oft mit Wasser gekühlt werden. Je nach Standort und Projektparametern ist aber auch eine direkte freie Kühlung oder eine Kühlung mit der sogenannten Verdunstungskälte möglich. Man spricht dann von adiabater Kühlung. Die Bedeutung von professionellem Design und energiesparenden Konzepten nimmt zu. So lassen sich mit strömungsmechanischen Analysen beispielsweise Hotspots identifizieren.

ITM: Inwiefern wirken sich Anforderungen wie Skalierbarkeit, Redundanz oder Hochverfügbarkeit auf die Energiebilanz von Rechenzentren aus?
Kipping:
Eine Redundanz, also die technische Reserve eines Systems, bedeutet natürlich auch mehr Stromverbrauch. Zudem benötigt sie mehr Flächen- und Kapazitätsreserven.

Dubberke: Um das eigene Rechenzentrum energieeffizient zu machen, empfiehlt sich zunächst die Implementierung eines Systems, das den Energieverbrauch misst und Schwachstellen erkennt. So können ganz gezielt die richtigen Maßnahmen ergriffen werden.

ITM: Es hört sich so an, als sei die Energiewende auch in der hiesigen RZ-Branche angekommen...
Dubberke:
Die sogenannte Green IT hat erheblich an Bedeutung gewonnen. Rechenzentren werden heute unter Effizienzgesichtspunkten ganzheitlich betrachtet. Dass etwa die Abwärme von Rechenzentren für die Fernwärme genutzt wird, ist ein zentrales Handlungsfeld der Green-IT-Initiative des Bundes.

Kipping: Mit dem Blick auf die steigende Kapazitätsnachfrage ist es unerlässlich, Lösungen zu schaffen, mit denen Rechenzentren kosten- und energieeffizient gebaut und betrieben werden können. Dafür gibt es viele Ansätze: beispielsweise das Lefdal Mine Datacenter in Norwegen. Das 120.000 Quadratmeter große Rechenzentrum wird ausschließlich mit erneuerbaren Energien betrieben und mit Wasser aus dem nahegelegenen Fjord gekühlt. Die Energiekosten sind entsprechend gering und der PUE-Wert, kurz für Power Usage Effectiveness, liegt unter 1.15.

ITM: Mit „Windcores++“ wurde in Paderborn ein Konzept entwickelt, bei dem das Rechenzentrum direkt in einer Windenergieanlage installiert wird. Inwiefern ist das eine kosteneffiziente Alternative für Unternehmen?
Dubberke:
Windcores++ nutzt direkt bis zu 90 Prozent des erneuerbaren Stroms aus der Windenergieanlage, der gerade bei Versorgungsspitzen oft ungenutzt bleibt. Der Vorteil: Die Kunden profitieren durch diese direkte Windstromnutzung von einem Strompreis, der bis zu 50 Prozent unter dem branchenüblichen Tarif liegt.

Kipping: Das Konzept verbindet Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit optimal miteinander: Neben der Nutzung sauberer Energie bietet solch ein Rechenzentrum im Fuß der Windenergieanlage höchste Flexibilität bei der Verwaltung von Daten und Rechenleistung. So ist die Direktverbindung mit dem Rechenknoten möglich, aber auch die virtuelle Kopplung mehrerer, unabhängiger Cores in einem Windpark. Dadurch ist das System nahezu beliebig skalierbar. Der erste Platz beim Deutschen Rechenzentrumspreis 2019 zeigt das Potenzial des Konzepts.

ITM: Gibt es bereits konkrete Pläne für eine Umsetzung des Konzepts?
Dubberke:
Ja, mit unserer Pilotanlage haben wir in den letzten Jahren Daten gesammelt und wichtige Erkenntnisse gewonnen. Wir sind jetzt in den Vorbereitungen für den Bau eines mittelgroßen Rechenzentrums mit 50 Racks im Kreis Paderborn.

Kipping: Wir sehen großes Potenzial für Windcores++. Jährlich werden in Deutschland neue Rechenzentren mit einem Stromverbrauch von mehr als 100 Megawatt neu gebaut.

Dies ist ein Artikel aus unserer Print-Ausgabe 12/2019. Bestellen Sie ein kostenfreies Probe-Abo.


ITM: Welche Hürden ergeben sich bei der Versorgung eines Rechenzentrums mit Windenergie?
Dubberke:
Sehr wenige. Flauten etwa müssen die Kunden nicht fürchten, denn 90 Prozent der Zeit liefern die Windenergieanlagen mehr als genug Strom für den Betrieb der Rechenzentren. Viele leistungshungrige Analyse-Anwendungen können flexibel auf Windphasen terminiert werden. In den zehn Prozent der Zeit, in denen keine Windenergie produziert werden kann, wird für das Rechenzentrum Strom aus dem Stromnetz entnommen, an das die Windparks ja ohnehin angebunden sind. Ausreichend Energie ist also immer vorhanden – das ist auch eine Art der IT- bzw. Ausfallsicherheit.

Die Mischnutzung aus Windenergie und Netzstrom ist für die Kunden zudem immer noch weitaus günstiger als der Betrieb eines Rechenzentrums an einem anderen Ort mit Windenergie oder Strom aus anderen Quellen.

Kipping:
Auch die Sicherheit ist in Windenergieanlagen gegeben. Man sieht einem Windrad nicht an, ob in seinem Turm aus Stahlbeton ein Rechenzentrum arbeitet oder nicht. Der Zutrittsbereich ist zudem mehrfach physisch und software-seitig gesichert. Neben der gesamten Rechenzentrumsinfrastruktur stellen wir auch Sicherheitsräume zum physikalischen Schutz bereit. Fast alle Windenergieanlagen sind zudem mit Glasfaserdatenleitungen ausgestattet. Der Datentransfer ist daher problemlos möglich. Die größte Herausforderung ist der Einbau der Rechenzentren.

ITM: Inwiefern?
Kipping:
Um ein Rechenzentrum auf kleinem Raum nach festgelegten Standards zu bauen, muss die Stellfläche der Server maximiert werden. Die gesamte Infrastruktur muss Platz haben, mit definierter Klassifizierung als Sicherheitsraum – Serverschränke, eng bepackt mit IT-Racks, Klimatisierung und unterbrechungsfreier Stromversorgung. Dafür ist eine besondere gemeinsame Expertise nötig. Diese Flächenerweiterung wurde über die Installation auf mehreren Ebenen erreicht – ähnlich wie bei unseren Edge-Rechenzentren für die Industrie, die wir oft direkt neben oder über den Produktionsanlagen einrichten.

ITM: Rechenzentren sind bisher vor allem in Ballungszentren zu finden. Könnte Ihre Idee eine Lösung für das dadurch entstehende Platzproblem sein?
Kipping:
Ja. Windcores++ nutzt bereits bestehende Windanlagen. Damit entfallen der Bau neuer Gebäude und die Versiegelung von Flächen – ein Beispiel dafür, wie der nachhaltige Betrieb von IT-Infrastruktur in Deutschland funktionieren kann. Mehr Rechenkapazität für Deutschland kann bei der Digitalisierung ein Wettbewerbsvorteil sein.

Bildquelle: Thinkstock/iStock/ Westfalenwind IT/ Rittal

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