Archiv der Kategorie: DCI – Blog: Energie-effiziente Rechenzentren

Neues Projekt zur Abwärmenutzung in Rechenzentren

Server in Rechenzentren erzeugen hohe Mengen an Abwärme, die bisher mit hohem Energieaufwand aus dem Gebäude abgeführt und an die Umwelt abgegeben wird. Viel mehr Sinn würde es machen, diese Abwärme zu nutzen. Das dies nicht geschieht, liegt aus Sicht der Rechenzentrumsbetreiber vor allem an drei Gründen. Zum einen ist die Nutzung der Abwärme in Deutschland oft zu teuer. Zum zweiten findet sich oft kein Abnehmer für die Abwärme in der Umgebung des Rechenzentrums. Und zum dritten ist das Niveau der Abwärme mit etwa 30 bis 40°C oft zu niedrig, um sie einer sinnvollen Nutzung zukommen zu lassen (Grafik).  

In dem neuen Forschungsprojekt wird genau an dieser Stelle angesetzt. Ziel ist es, eine wirtschaftlich attraktive Nutzung von Abwärme in Rechenzentren zu ermöglichen. Mit Hilfe der von der Thomas Krenn AG entwickelten Hot Fluid Computing-Technologie wird die Abwärme der Server mit Wasser abgeführt und kann auf hohem Temperaturniveau (> 55°C) zum Zwecke der Gebäudeheizung oder für Brauchwassererwärmung zur Verfügung gestellt werden. Im Rahmen des Projektes wird diese Technologie aber auch genutzt, um in einem standardisiertem Rechenzentrum („Private Datacenter“ von dc-ce RZ-Beratung und Tobol) mit Hilfe einer Adsorptionskältemaschine von InvenSor Kälteleistung zu erzeugen. Die Kombination aus Abwärme und Adsorptionskälte erlaubt es, die Serverabwärme zum kühlen zu nutzen. Gekühlt werden können z.B. die im Rechenzentrum vorhandenen  Speichersysteme, Netzwerkkomponenten oder Unterbrechungsfreien Stromversorgungen.  Durch die Kombination der drei Ansätze „Private Datacenter“, „Hot Fluid Computing“ und „Adsorptionskältemaschine“ soll eine Effizienzsteigerung von mindestens 300% gegenüber konventionellen Rechenzentren erreicht werden. Das neue Konzept wird zum einen unter Laborbedingungen an der TU Berlin (Hermann Rietschel Institut) und zum anderen unter Praxisbedingungen bei Noris Networks umgesetzt und demonstriert.

HotFlAd wird im Rahmen der Förderinitiative „EnEff.Gebäude.2050 – Innovative Vorhaben für den nahezu klimaneutralen Gebäudebestand 2050“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Wird die Energieeffizienz in Rechenzentren ausgebremst?

Das Problem der mangelnde Verfügbarkeit von Fachkräften in der IT-Branche in Deutschland verschärft sich seit Jahren. Die Zahl der freien Stellen für IT-Spezialisten hat sich nach Angaben des Digitalverbandes Bitkom zwischen 2009 und 2018 auf 82.000 mehr als vervierfacht (Grafik). Auch im Bereich der Rechenzentren fehlen seit Jahren qualifizierte Arbeitskräfte. Aus Mangel an Alternativen werden oft Mitarbeiter für den Betrieb der Rechenzentren eingesetzt, die lediglich über rudimentäre Kenntnisse verfügen. Dies gefährdet zum einen die Ausfallsicherheit von Rechenzentren, führt aber auch dazu, dass Energieeffizienzpotenziale nur selten ausreichend realisiert werden. Zu diesen Ergebnisse kommt eine aktuelle Untersuchung des Netzwerks energieeffiziente Rechenzentren.

Der Fachkräftemangel wirkt sich auf unterschiedliche Weise auf die Energieeffizienz von Rechenzentren aus:

  • Nur ausgebildete und qualifizierte Fachkräfte sind in der Lage, Potenziale zur Senkung des Energiebedarfs von Rechenzentren zu identifizieren und geeignete Maßnahmen einzuleiten, die möglichen Einsparungen auch zu realisieren. Auch heute noch werden oft selbst die einfachsten Regeln für den energieeffizienten Betrieb von Rechenzentren wie Kalt-/Warmgangeinhausung oder eine Abdichtung von unbelegten Höheneinheiten im Rack nicht beachtet. Für komplexere Optimierungsaufgaben im Bereich des RZ-Managements sind auf jeden Fall hochqualifizierte Fachkräfte erforderlich.
  • Die Verfügbarkeit der Rechenzentren genießt zu Recht die höchste Priorität beim Rechenzentrumsbetrieb. Verfügbares Fachpersonal wird daher vor allem eingesetzt, um die Ausfallsicherheit der Rechenzentren sicherzustellen. Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz fallen daher oft dem Mangel an verfügbaren Personalkapazitäten zum Opfer. Und das, obwohl sie sich innerhalb von kürzester Zeit amortisieren würden.
  • Vor allem IT-Dienstleister bauen ihre Rechenzentrumskapazitäten zurzeit deutlich aus (siehe Blog-Beitrag von NeRZ). Daher werden die vorhandenen Fachkräfte beim Neubau- oder der Erweiterung der Rechenzentren gebunden. Für die Modernisierung älterer und oft sehr ineffizienter Anlagen bleiben keine Ressourcen übrig.

Weitere Informationen zum Thema Energieeffizienz in Rechenzentren: www.ne-rz.de

Edge-Rechenzentren: Hype oder nachhaltiger Trend?

Als Edge-Computing wird meist das Verarbeiten von Daten möglichst nahe an ihrem Entstehungsort bezeichnet. Folgt man dieser Definition, dann sind Edge-Rechenzentren solche Rechenzentren, die nahe am Entstehungsort von Daten platziert werden. Entscheidend ist oft, dass die Datenmenge zu groß ist, um sie unverarbeitet in ein entferntes Rechenzentrum zu übertragen oder dass die Latenzzeit der Datenübertragung für die konkrete Anwendung zu lang ist.

So weit, so klar. Was dabei aber „nahe“ ist und wie ein solches Edge-Rechenzentrum genau aussieht, darüber gehen die Auffassungen auseinander. So wird von einem globalen IT-Dienstleister oft schon ein etwas kleineres Rechenzentrum mit nur einigen hundert Servern, dass lokal in einem Land oder einer Weltregion aufgebaut wird, als Edge-Rechenzentrum bezeichnet. Vielfach werden unter Edge-Rechenzentren aber auch sogenannte Mikro-Rechenzentren verstanden, also kleine Rechenzentren in der Größenordnung eines Racks, die insbesondere über eine eigene Unterbrechungsfreie Stromversorgung, eine Klimatisierung und eigene Management-Tools verfügen. Der Markt für solche Mikro-Rechenzentren wird sich nach Analysten-Meinungen sehr dynamisch entwickeln. Es werden Wachstumsraten von über 20% jährlich prognostiziert und ein weltweites Marktvolumen von ca. 15 Mrd. US-$ im Jahr 2025. Das Marktforschungsunternehmen Gartner geht davon aus, dass Edge Computing in kurzer Zeit bei der Datenverarbeitung die traditionellen Rechenzentren überholen wird: „Around 10% of enterprise-generated data is created and processed outside a traditional centralized data center or cloud. By 2025, Gartner predicts this figure will reach 75%

Doch was bedeutet das? Gemessen am gesamten Marktvolumen der Rechenzentren werden selbst bei sehr hohen Wachstumsraten Mikro-Rechenzentren auch im Jahr 2025 nur einen einstelligen Prozentanteil haben. Das Marktsegment wird zwar immer bedeutender, aber die Rechenzentrumslandschaft in den nächsten Jahren nicht revolutionieren.

Interessante Ergebnisse zum Thema Edge-Computing und Edge-Rechenzentren liefert auch die NeRZ-Befragung von Rechenzentrumsbetreibern. Bisher ist Edge-Computing für die meisten Betreiber noch kein Thema. Nur etwa 20% der Befragten haben bereits Edge-Rechenzentren oder beschäftigen sich intensiv mit dem Thema (Grafik).

Eine ergänzende Experten-Befragung kommt zu ähnlichen Ergebnissen: Edge-Rechenzentren sind heute noch eher die Ausnahme, werden aber in fünf bis zehn Jahren eine sehr hohe Relevanz bekommen. Vor allem die enormen Datenmengen durch Industrie 4.0-Lösungen oder durch Autonomes Fahren werden den Bedarf nach solchen Lösungen in die Höhe treiben.

Festzuhalten bleibt: Edge-Computing und Edge-Rechenzentren können die Rechenzentrumslandschaft nachhaltig verändern. Welche konkreten Auswirkungen sich ergeben, sollte man im Auge behalten – auch aus Sicht der Energieeffizienz!

Mehr Informationen: www.ne-rz.de

Schwinden die Standortvorteile für deutsche Rechenzentren?

Auch aktuell boomt der Rechenzentrumsmarkt in Deutschland weiter. Ein Grund dafür wird das hohe Niveau des Datenschutzes in Deutschland. Große internationale Cloud-Konzerne bauten und bauen immer noch aus diesem Grunde Rechenzentren in Deutschland auf. Eine NeRZ-Befragung von Rechenzentrumsbetreibern zeigt: Datenschutz und Rechtssicherheit sind gemeinsam mit einer zuverlässigen Stromversorgung und der Anbindung an das Internet die wichtigsten Standortfaktoren für Rechenzentren. Und Deutschland schneidet hier in der Bewertung im internationalen Vergleich auch hervorragend ab (Grafik). Bedeutet eine Angleichung des Datenschutzniveaus auf europäischer Ebene jetzt, dass dieser Standortvorteil verloren geht? Oder kann Deutschland auch weiterhin mit dem Argument der sicheren Daten punkten?

Eine erste Analyse nach Einführung der EU-DSGVO zeigt, dass es eine Reihe von Gründen dafür gibt, dass Deutschland auch künftig vom Standortvorteil Datenschutz bei Rechenzentren profitieren kann. Hier seien drei wichtige Punkte kurz aufgeführt:

  • Die EU-DSGVO basiert in vielen Punkten auf den schon bisher hohen Standard des Datenschutzes in Deutschland. Für inländische Unternehmen und insbesondere IT-Dienstleister waren viele der Regelungen also gar nicht neu und werden bereits seit Jahren umgesetzt. In anderen EU-Staaten muss man sich erst einmal auf viele der neuen Regelungen einstellen. Eine tatsächliche Angleichung des Niveaus des Datenschutzes innerhalb der EU wird also nicht von heute auf morgen passieren.
  • Außerdem sieht die EU-DSGVO mehr als 70 Öffnungsklauseln vor, die es den Mitgliedstaaten ermöglichen, bestehende Datenschutzregeln beizubehalten oder neue zu erlassen. Einige Fachleute – wie z.B. Rechtswissenschaftler der Uni Kassel – gehen daher davon aus, dass es kaum ein einheitliches Datenschutzniveau in Europa geben wird. So hat Österreich bereits ein Datenschutz-Deregulierungsgesetz verabschiedet.
  • Das gewichtigste Argument für den Datenschutz in deutschen Rechenzentren ist jedoch wohl, dass hier nicht nur ein hohes Niveau bei den rechtlichen Regelungen existiert, sondern auch in Behörden, Unternehmen und bei IT-Dienstleistern ein vergleichsweise hohes Datenschutzniveau gelebt wird. Deutschland ist dafür bekannt, dass die Einhaltung von gesetzlichen Regelungen auch überprüft wird. Und deutsche Unternehmen sind weltweit deutlich führend beim Datenschutz in der Cloud. Dies gilt sowohl für den vertrauensvollen Umgang mit sensiblen Daten als auch für Anwendung von Schutzmechanismen wie Verschlüsselung und Tokenisierung.

Fazit: Auch mit der EU-DSGVO wird Deutschland den Standortvorteil des hohen Datenschutzniveaus für Rechenzentren noch lange beibehalten.

IT-Dienstleister bauen Kapazitäten aus

Der aktuelle Boom beim Bau und bei der Erweiterung von Rechenzentren in Deutschland wird vor allem durch die IT-Dienstleister wie Colocation-Anbieter, Cloud- und Hosting-Anbieter oder Full-Service-Provider getragen. Bei mehr als 40% der von NeRZ befragten IT-Dienstleister stieg die IT-Fläche ihrer Rechenzentren in den vergangenen fünf Jahren um mehr als 20%. In den kommenden zwei Jahren möchten 70% der Befragten ihr Rechenzentrum noch erweitern. Damit ist die Investitionsbereitschaft bei IT-Dienstleistern deutlich höher als bei anderen Rechenzentren, bei denen knapp 50% der Befragten Erweiterungsinvestitionen für die kommenden zwei Jahre planen.

Auch für die mittelfristige Zukunft bis 2025 erwarten die meisten IT-Dienstleister, dass ihre Rechenzentren weiter wachsen. 53% gehen von wachsenden IT-Flächen aus, nur 9% vermuten, dass ihr Rechenzentrum kleiner wird (Grafik).

Auch hinsichtlich des Energiebedarfs ihres Rechenzentrums vermuten über 50% der Befragten, dass er bis zum Jahr 2025 weiter ansteigen wird. Nur 21% der IT-Dienstleister gehen von einem sinkenden Energiebedarf aus. Dabei bieten neue Technologien hohe Potenziale zur Senkung des Energiebedarfs der Rechenzentren. Das Umweltbundesamt beziffert im „Leitfaden zur umweltfreundlichen öffentlichen Beschaffung: Produkte und Dienstleistungen für Rechenzentren und Serverräume“ die Einsparmöglichkeiten für Bestandsrechenzentren auf bis zu 50%.

Mehr Informationen: www.ne-rz.de

Marktsegment des High Performance Computings wächst stark

Analysten sagen für die kommenden fünf Jahre Wachstumsraten im Bereich des HPC von jährlich 7% und mehr voraus. Für 2022 wird ein Marktvolumen von 45 Mrd. US-$ in diesem Marktsegment erwartet. Getragen wird das Wachstum vor allem durch immer neu hinzukommende Anwendungen im Industriebereich.

NeRZ hat sich in einer Marktuntersuchung ebenfalls mit dem Thema HPC befasst. Weltweit werden jährlich ca. 60 Mrd. US-$ in Serverhardware investiert. Der Anteil der Serversysteme, diefür  HPC genutzt werden, lag im Jahr 2017 mit ca. 12,5 Mrd. US-$ bei ca. 20 % der Serververkäufe. Für das Marktsegment der HPC-Server wird für die nächsten Jahre mit Wachstumsraten oberhalb von 10% gerechnet. Allein in Deutschland wurden 2017 ca. 700 Mio. € in HPC-Server investiert. Bis 2020 werden die Ausgaben für HPC-Server auf etwa 1 Mrd. € jährlich steigen. Insgesamt wird im High Performane Computing bis 2020 voraussichtlich ein jährliches Umsatzvolumen von 2,2 Mrd. € in Deutschland erreicht (Grafik).

Bei HPC-Computing bietet sich aufgrund der oft sehr hohen Leistungsdichten die Nutzung von wassergekühlten Systemen an. Wasserkühlung ist in der Lage, auch sehr hohe Wärmemengen effizient abzuführen und bietet den großen Vorteil, dass die Abwärme der Systeme sehr gut genutzt werden kann.

Mehr Informationen: www.ne-rz.de

Zahl der Hyperscale-Rechenzentren weltweit nimmt deutlich zu

Im Jahresrhythmus veröffentlicht Cisco sein White-Paper „Global Cloud Index“ mit interessanten Prognosen zur weltweiten Entwicklung der Rechenzentren. In der aktuellen Version aus dem Februar 2018 wird auch für die Jahre bis 2021 von einem sehr dynamischen Wachstum der Leistung der Rechenzentren ausgegangen. So wird die Zahl der Workloads aller Rechenzentren weltweit zwischen 2016 und 2021 um den Faktor 2,3 auf ca. 570 Millionen ansteigen. Unter einer Workload versteht Cisco ein virtuelles oder physikalisches Set von Computerressourcen, einschließlich Datenspeicher. Eine Workload kann ein physischer Server, ein virtueller Server oder ein Container sein.

Besonders interessant sind Ciscos Prognosen zur Struktur der Rechenzentren im Jahr 2021. Es wird davon ausgegangen, dass dann nur noch 6% der Workloads weltweit in traditionellen Rechenzentren und dafür 94% der Workloads in Cloud-Rechenzentren laufen. Die meisten Systeme werden in nur wenigen Hyperscale-Rechenzentren installiert sein – Cisco prognostiziert, dass 53% aller Server im Jahr 2021 in ca. 630 Hyperscale-Rechenzentren installiert sind (Grafik).

Tritt diese Entwicklung ein, kommt damit natürlich dem Thema Energieeffizienz solcher Hyperscale-Rechenzentren eine hohe Bedeutung zu. Fast noch wichtiger ist allerdings das Thema Abwärmenutzung. Wenn etwa 50% des gesamten Serverstroms weltweit an nur etwa 600 Orten in Wärme umgewandelt wird, dann sollte es doch möglich sein, für diese hohe Wärmemenge eine Weiternutzung zu realisieren.

Mehr Informationen: www.ne-rz.de