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

Whitepaper von NeRZ und eco zum Thema Abwärmenutzung

Der Stromverbrauch der Rechenzentren steigt. Und damit auch die Menge der Abwärme, die ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird. Allein in Deutschland sind das über 13 Mrd. kWh. Damit könnte eine Großstadt wie Frankfurt mit Wärme versorgt werden.

Wie eine NeRZ-Studie zeigt, haben Rechenzentrumsbetreiber in Deutschland ein hohes Interesse am Thema Abwärmenutzung. Bislang wird allerdings kaum Abwärme aus Rechenzentren genutzt. Als Gründe hierfür werden insbesondere die mangelnde Wirtschaftlichkeit und fehlende Abnehmer für die Abwärme angegeben.

Das neue Whitepaper zum Thema Abwärmenutzung aus Rechenzentren soll dazu beitragen, dass dem Thema Abwärme aus Rechenzentren mehr Aufmerksamkeit gewidmet wird. Insbesondere in Deutschland sind die gesetzlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für Abwärmenutzung aus Rechenzentren noch sehr schlecht. Hier sind Rechenzentrumsbetreiber, Behörden, Politik und potenzielle Abwärmenutzer gefragt. Das Whitepaper zeigt anhand von vielen Beispielen auf, welche Möglichkeiten bereits heute bestehen und wie sich die Abwärmenutzung aus Rechenzentren in Zukunft entwickeln kann. Insbesondere deutsche Technologieunternehmen bieten Lösungen an, wie Abwärme aus Rechenzentren selbst unter schwierigen Rahmenbedingungen genutzt werden kann.

Weitere Informationen: www.ne-rz.de

Edge-Rechenzentren vor dem Durchbruch

Im nächsten Jahrzehnt werden insbesondere mit dem Ausbau der 5G-Netze, dem Aufbau von Systemen zum autonomen Fahren und Industrie4.0-Technologien immer mehr Klein- und Kleinstrechenzentren aufgebaut. Dabei reicht die Spannweite von Mikrorechenzentren mit wenigen Servern bis hin zu leistungsstarken Kompakt-Rechenzentren, in denen mehrere hundert bis tausend Serversysteme arbeiten. Die Edge-Rechenzentren verarbeiten Daten nahe am Entstehungsort. Entscheidend ist dabei meist, dass Datenmengen zu groß oder die Latenzzeit zu lang ist, um weiter entfernte zentrale Rechenzentren zu nutzen.

Der Aufbau dieser Rechenzentren wird allerdings nicht dazu führen, dass klassische zentrale Rechenzentren ersetzt werden. Im Gegenteil, je mehr Edge-Rechenzentren es gibt, desto größer wird auch der Bedarf an zentralen Rechenzentren. Edge Computing wird die Digitalisierung weiter voran treiben, ähnlich wie die Einführung von Personal Computern den Bedarf an zentraler IT erst richtig hat ansteigen lassen.

Aus Sicht der Umwelt stellt sich die Herausforderung, wie die neuen Edge-Rechenzentren möglichst energieeffizient betrieben werden. Die Gefahr ist groß, dass bei solch relativ kleinen Systemen das Thema Energieeffizienz vernachlässigt wird. Dabei gibt es kostengünstige, zuverlässige und energieeffiziente Systeme, die sich gerade für Edge-Rechenzentren anbieten. Eine solche Lösung, die auf flüssiggekühlten Servern beruht und mit Adsorptionskältemaschinen arbeitet wird im Projekt HotFlAd erprobt und praktisch umgesetzt.

 

Wie wird Cloud Computing grün?

Diese Frage diskutierte das Borderstep Impact Forum am 21. Mai 2019 im Harnack-Haus in Berlin in fünf Fachforen und einer Podiumsdiskussion. Auf dem Panel debattierten Rita Schwarzelühr-Sutter, Parlamentarische Staatssekretärin im BMU, Per Thoeresson, Botschafter von Schweden, Dr. Bela Waldhauser, CEO von Telehouse Deutschland und Dr. Jens Struckmeier, Gründer und CTO von Cloud&Heat Technologies.

In ihrer Keynote analysierte Rita Schwarzelühr-Sutter positive und negative Auswirkungen der Digitalisierung. „Digitalisierung ist der Schlüssel für eine nachhaltige Entwicklung, doch ist es wichtig, dass wir es in der Hand haben, in welche Richtung es geht.“

Per Thoeresson, Botschafter von Schweden, unterstrich in seinem Redebeitrag, dass Schweden bereits seit 1991 eine Steuer auf den Ausstoß von Kohlendioxid erhebt. Die Bürgerinnen und Bürger unterstützen das. Mehr noch – Nachhaltigkeit als Ausgangspunkt jeden Regierungshandelns ist sogar in der schwedischen Verfassung festgeschrieben. Doch im Alleingang kann auch ein vorbildlich aufgestellter Staat wenig erreichen. „Nur die Zusammenarbeit innerhalb Europas ermöglicht eine wirklich smarte Digitalisierung.“

Das Fachforum „Rechenzentren: Die energieeffiziente Basis der Digitalisierung?“, das u.a. vom Netzwerk energieeffiziente Rechenzentren organisiert wurde, befasste sich mit aktuellen Trends wie Edge Computing, Industrie 4.0 und Blockchain. Es wurde vorgestellt, wie eine Gaming-Plattform als Management-Tool für das Rechenzentrum genutzt werden kann und welche Potenziale in einer verteilten Edge-Lösung für mehr Nachhaltigkeit bestehen.

Leistungsdichte in Hochschulrechenzentren steigt weiter an

Steigende Leistungsdichten von IT-Systemen stellen die typische Luftkühlung immer mehr vor Herausforderungen. Wasser als Kühlmittel ermöglicht einen gleichmäßigen Wärmetransport und kann eine große Wärmemenge abführen. Außerdem ist die Wasserkühlung effizienter. Aus diesen Gründen hat sie sich in der Vergangenheit im Automobil bei immer weiter steigenden Leistungsdichten der Motoren vollständig durchgesetzt. Auch für IT-Systeme werden seit einigen Jahren mehr und mehr flüssigkeitsbasierte Lösungen angeboten. Bislang werden diese vor allem im High Performance Computing bei Hochschul- und Forschungsrechenzentren eingesetzt, wie eine NeRZ-Befragung bei Rechenzentrumsbetreibern ergab.

Hochschul- und Forschungsrechenzentren erwarten auch für die Zukunft mehrheitlich steigende Leistungsdichten ihrer IT-Systeme: Mehr als 50% der Betreiber solcher Rechenzentren gehen davon aus, dass sie im Jahr 2025 mehr Server betreiben, aber 85 % gehen von gleichbleibender oder sinkender IT-Fläche in ihrem Rechenzentrum aus (siehe Grafik). 

Es ist also zu erwarten, dass aufgrund der dargestellten Vorteile in Zukunft immer mehr IT-Systeme mit Wasserkühlung in Hochschul- und Forschungsrechenzentren betrieben werden. NeRZ-Mitglied Thomas Krenn bietet mit seinem Hot-Fluid-System ein innovatives Kühlkonzept für Server und andere RZ-Komponenten an, das Flüssigkühlung und die Möglichkeit der Abwärmenutzung verbindet. Das Kühlwasser mit einer Temperatur von 55°C oder mehr kann sehr gut für Zwecke der Heizung oder Warmwasserversorgung genutzt werden. Auch eine Kombination mit einer Adsorptionskältemaschine wäre möglich. NeRZ-Mitglied InvenSor stellt entsprechende Lösungen zu Verfügung.

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

Neue Technologien für energieeffiziente Rechenzentren

Große internationale Cloud-Unternehmen setzen sehr stark auf die Verwendung regenerativ erzeugten Stroms – und auch die Nutzung der Abwärme der Rechenzentren tritt mehr und mehr in den Fokus. Skandinavien zeigt da vorbildlich, was alles möglich ist.

Aber auch für kleine und mittlere Rechenzentren wird das Thema des nachhaltigen Betriebs immer wichtiger. Die hohen Strompreise in Deutschland bieten Anreize, mit neuen Technologien Energie und Kosten einzusparen. Auch neue Rahmenbedingungen wie die Verknappung von Teilfluorierten Kohlenwasserstoffen (HFKW) als Kältemittel für Rechenzentren stellen die Betreiber vor Herausforderungen.

Der Markt – und hier insbesondere auch der innovative deutsche Mittelstand – stellt Lösungen zur Verfügung, Rechenzentren in Zukunft noch nachhaltiger zu betreiben. Das Spektrum reicht von flüssiggekühlten Servern und Adsorptionskältemaschinen bis hin zu innovativen Ansätzen der Batteriespeicherung im Rechenzentrum. Auch neue Möglichkeiten der Abwärmenutzung und alternative Methoden der Kälteerzeugung mit Wasser bieten Chancen für das energieeffiziente Rechenzentrum von Morgen.

Das Netzwerk energieeffiziente Rechenzentren (NeRZ) möchte über solche Ansätze informieren und führt am 9. Mai 2019 in Frankfurt einen Anwenderworkshop zum Thema „Neue Technologien für die Rechenzentrum von Morgen“ durch. Die Veranstaltung ist kostenfrei. Die Zahl der Teilnehmer ist begrenzt. Weitere Informationen finden Sie hier.

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

Wie energieeffizient sind die Rechenzentren in Deutschland?

Wie sich der Rechenzentrumsmarkt und insbesondere das Thema der Energieeffizienz in Rechenzentren in Deutschland entwickelt, ist Thema einer aktuellen Umfrage bei Rechenzentrumsbetreibern. Die Umfrage wird vom Borderstep Institut im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojektes TEMPRO durchführt.  

Rechenzentrumsbetreiber werden gebeten, sich an dieser vertraulichen Umfrage zu beteiligen. Unter allen Teilnehmern wird ein IPad verlost. Die Forscher erhoffen sich, mit Hilfe der Ergebnisse der Befragung auch künftig Informationen zur Marktentwicklung und zur Entwicklung der Energieeffizienz im Deutschland zur Verfügung stellen zu können.

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.