Grünes Rechenzentrum – Bedeutung und Hintergrund
Wichtige E-Mails abrufen, an Videokonferenzen teilnehmen oder die technischen Anlagen überwachen: Zur Zeit der Digitalisierung wird der Alltag von Jahr zu Jahr zunehmend digital und der Verzicht auf IT-gestützte Prozesse im täglichen Leben für viele undenkbar. Diese bedeutenden IT-Prozesse sind ohne Rechenzentren praktisch nicht realisierbar. Dafür verbrauchen Rechenzentren jedoch eine große Menge an Energie. Dieser hohe Energieverbrauch zeigt sich insbesondere am Anteil von Rechenzentren im Vergleich zum Strom- & Energieverbrauch auf der ganzen Welt in Prozent: Schätzungsweise wird insgesamt ein Prozent des weltweiten Stroms von Rechenzentren verbraucht. In diesem Zusammenhang ist die Optimierung von Betriebskosten und zugleich der CO2-Bilanz ein wichtiger Ansatzpunkt für Nachhaltigkeit in Unternehmen.
Der Begriff „Nachhaltigkeit“ wird von GePlan als multifaktorielles Handlungsprinzip zur Ressourcennutzung geprägt. Hierbei werden sowohl ökologische, soziale als auch ökonomische Aspekte, wie bspw. Ressourcenverfügbarkeit, Arbeitsverhältnisse in den Ländern und Giftstoffemissionen in allen Phasen des Lebenszyklus der Technik berücksichtigt. Dies umfasst neben dem Ressourcenabbau, die Herstellung und Nutzung bis hin zum Recycling bzw. Entsorgung der Technik.
Was ist ein grünes Rechenzentrum?
Da sich immer mehr Unternehmen auf Energieeffizienz fokussieren, um die Betriebskosten für Rechenzentren zu senken, suchen diese nach soliden Optimierungsmöglichkeiten und Nachhaltigkeitsstrategien für ihre IT-Infrastrukturen. Aber wann spricht man von einem „grünen“ Rechenzentrum (engl. „Green Data Center“)? Dies hängt von vielen zu berücksichtigenden Faktoren ab. Der Energiebedarf eines Rechenzentrums richtet sich unter anderem nach der Speicher- (engl. „Storage“) und Rechenleistung, also der Geschwindigkeit, mit der Daten verarbeitet und abgerufen werden können. Die generellen Pfeiler zur Erreichung eines grünen Rechenzentrums fokussieren sich dabei auf maximale Strom-, / Energie- und Kosteneffizienz und einem reduzierten CO2-Footprint für mehr Nachhaltigkeit. Zusätzlich sind „grüne“ Rechenzentren dank ihrer Effizienz auch wirtschaftlich von Vorteil. Besonders hervorzuheben ist hierbei das Ineinandergreifen verschiedenster Komponenten der Infrastruktur. Dies lässt eine Kombination aus korrektem Management, der eingesetzten Energie, der Auswahl zertifizierter Hardware und Software sowie einer geeigneten Infrastruktur notwendig werden, um die zuvor genannten Ziele bestmöglich erreichen zu können und ein Rechenzentrum „grün“ zu machen.
Wie wird ein grünes Rechenzentrum realisiert? - Nachhaltig planen, umsetzen und überwachen
Zur Realisierung eines grünen Rechenzentrums sind neue, umfangreiche technische Maßnahmen erforderlich. Diese umfassen sowohl bauliche Veränderungen, ein präzises Energiemonitoring als auch den Einsatz von erneuerbaren Energien wie beispielsweise Solarenergie. Besonders im Fokus steht hierbei die Optimierung der eingesetzten Klimatisierung. Da Rechenzentren im täglichen Betrieb eine gewisse Wärme erzeugen, die ab einer bestimmten Temperatur schädlich für die einzelnen Komponenten werden kann, wird ein großer Teil der Energie aufgewendet, um eine ausreichende Kühlung der IT-Komponenten in einem Rechenzentrum sicherzustellen.
Um eine möglichst hohe Energieeffizienz bei der Klimatisierung zu erreichen, gilt es verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Die Nutzung eines Freikühlungskonzepts mit großen Wärmetauschern bis zu einer bestimmten Außentemperatur kann den zusätzlichen Energieaufwand, der durch konventionelle mechanische Kälteerzeuger anfällt, deutlich verringern. Zudem sollte auf einen konsequenten Einsatz des Warmgang-Kaltgang-Prinzips geachtet werden. Dieses lässt kalte Luft punktgenau zu den Servern und IT-Komponenten strömen, während der Rest des Serverraums durch eine speziell baulich-ausgelegte Abschottung nicht unnötig mit gekühlt wird. Im Rahmen dieses Verfahrens sollte die Differenz zwischen Einblas- und Ausblastemperatur möglichst groß sein, um einen geringeren Luftstrom bewegen zu müssen. Dabei gilt es, die vom Serverhersteller spezifizierte Einblastemperatur zu berücksichtigen.
Eine weitere Möglichkeit zur Effizienzsteigerung eines Rechenzentrums ist der Einsatz des Konzepts der Wärmerückgewinnung. Die im Rahmen der Klimatisierung beförderte Abwärme wird dabei beispielsweise zum Beheizen von Büroräumen genutzt und trägt somit zur Einsparung von Heizkosten im gesamten Gebäude und zur Schonung des Klimas bei. Auch die Thematik der Netzanbindung und Netzersatzanlagen ist ein relevanter Faktor bei der Optimierung von Rechenzentren. Bis zu 1% des gesamten Energieverbrauchs wird bspw. durch „falsche“ Dimensionierung der Netzanbindung verursacht. Auch hier lassen sich durch Optimierung der Wirkungsgrade und Auswahl der richtigen Technik die Energieeffizienz weiter steigern und CO2-Emissionen reduzieren.
Wie wird die Qualität von grünen Rechenzentren gemessen? - Strom & Energieverbrauch
Für eine Einschätzung der Qualität eines grünen Rechenzentrums müssen Aussagen zur Nachhaltigkeit und Energieeffizienz getroffen werden. Dies bezieht sich unter anderem auf eine Analyse der Auswirkungen auf die globale und lokale Umwelt anhand von Kennzahlen sowie auf zu kalkulierende Lebenszykluskosten, die während des Betriebs des Rechenzentrums anfallen.
Eine häufig verwendete Kennzahl ist der PUE-Wert. Dieser beschreibt das Verhältnis zwischen der gesamten Leistungsaufnahme des Rechenzentrums und der benötigten Energieaufnahme der IT-Systeme und Infrastruktur und dient der Ermittlung der Effizienz des Strom- und Energieeinsatzes. Ziel ist es, dem bestmöglichen und lediglich theoretisch erreichbaren PUE-Wert von 1,0 möglichst nahezukommen. Bei einer rein hypothetischen Erreichung dieses Wertes würde außer der verbrauchten Energie der IT-Systeme keine zusätzliche Energie für die notwendigen Technologien für den Betrieb des Rechenzentrums aufgewendet werden. Eine weitere Kennzahl zur Einschätzung der Mindesteffizienz von Kühlsystemen ist die Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie gibt das Verhältnis zwischen der abgeführten Wärmemenge und der dafür eingesetzten elektrischen Arbeit des Kühlsystems an.
Auch sind ökologische Aspekte bei der Planung von grünen Rechenzentren von hoher Relevanz, die anhand verschiedener Richtlinien und Normen bemessen werden können. So werden anhand des Umweltzeichens „Blauer Engel“ die Mindesteffizienzwerte für die PUE und JAZ in Abhängigkeit des Alters des Rechenzentrums bzw. des Kühlsystems spezifiziert. Hierbei werden im allgemeinen Mindestwerte von PUE < 1,3 und JAZ > 8 vorausgesetzt. Zudem existieren vorgeschriebene Limitationen bei der Kältemittelauswahl, die den Einsatz von Chlor- und Halogen-basierten Kältemitteln verbieten.
Grünes Rechenzentrum realisieren – effizient mit GePlan Ingenieure GmbH & Co.KG
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Besonders im Fokus unseres Unternehmens liegen energie- und stromsparende sowie effiziente (Teil-) Lösungen für die Kühlung der Räume in Rechenzentren. Ein hohes Maß der Nachhaltigkeit in Verbindung mit Konzept-Entwicklung und Realisierung eines Rechenzentrums sowie Einsatz der benötigten Klima-Anlage in Server Räumen gehört somit stets zu unserem Service.
