Vodafone setzt auf M2M-Technik

Management der Energiedaten

07. Oktober 2014, 06:00 Uhr   |  Marc Büsgen, Head of M2M Central Europe bei Vodafone Global Enterprise, www.vodafone.de./jos

Management der Energiedaten

Was hat der Pollenflug mit der Energieeffizienz eines RZs zu tun? Im Rechenzentrum in Eschborn von Vodafone bringt das Energiedaten-Management auf Basis von Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) überraschende Erkenntnisse und trägt dazu bei, die Power Usage Effectiveness zu verbessern.

Deutsche Rechenzentren verbrauchen jährlich knapp zehn Terawattstunden Strom. Dies entspricht dem Ertrag von vier durchschnittlichen Kohlekraftwerken und fast zwei Prozent des gesamten Stromverbrauchs in Deutschland im Jahr 2012. Wie das Borderstep-Institut feststellt, steigt zwar die Effizienz einzelner Systeme im Rechenzentrum. Doch weil die Betreiber zusätzliche Hardware installieren, sinkt der gesamte Stromverbrauch nur leicht - von 2011 bis 2012 waren es etwa drei Prozent.
Bei weiter steigenden Stromkosten und steigendem Bedarf an Rechenkapazität bleibt die Energieeffizienz von Rechenzentren so ein wichtiger Wirtschaftlichkeitsfaktor. Dabei rückt insbesondere die Power Usage Effectiveness (PUE) in den Blick. Diese Kennzahl gibt an, in welchem Verhältnis der Energieverbrauch der produktiven Systemtechnik - also von Servern, Routern und weiteren Komponenten der IT-Infrastruktur - zum Gesamtverbrauch steht. Je effizienter die Versorgungstechnik arbeitet, desto weiter nähert sich die PUE dem Idealwert von 1 an. Mit Energieeinsparungen bei Klimaanlagen, Ventilatoren, Beleuchtung etc. kann der Rechenzentrumsbetreiber die PUE optimieren und die Energiekosten spürbar senken.
 
Schwachstellen identifizieren
Die Grundlage für eine solche Optimierung schafft eine Energiedaten-Management-Lösung (EDM) auf Basis von M2M-Technik. Sie liefert Informationen darüber, welche Komponenten am meisten Strom verbrauchen und wo es Abweichungen von der Norm gibt - wo also Optimierungspotenzial besteht. Zähler und Sensoren überwachen vollautomatisch den Energiebedarf einzelner Verbraucher im RZ. Die erfassten Daten gelangen anschließend per Mobilfunkverbindung an eine zentrale Softwareapplikation, die sie dann auswertet. Aus diesen Analysen kann der Rechenzentrumsbetreiber Rückschlüsse auf Einsparmöglichkeiten bei der Versorgungstechnik ziehen, Unregelmäßigkeiten identifizieren und anschließend Maßnahmen zur Optimierung umsetzen.
In seinem Rechenzentrum in Eschborn hat Vodafone ein solches EDM-Konzept, bestehend aus EDM-Lösungen aus dem eigenen Haus, implementiert und konnte damit nach eigenen Angaben den PUE-Wert signifikant verbessern.
 
PUE verbessern und Kosten senken
Zuvor setzte der Betreiber in seinem RZ bereits seit einigen Jahren auf eine Verbrauchsüberwachung, die die zentralen Stromzähler kontrollierte. So konnte das Unternehmen jedoch nur erfassen, wie viel Energie zu bestimmten Zeiten in das gesamte Rechenzentrum eingespeist wurde. Die zentralen Messinstrumente unterscheiden jedoch nicht, welcher Anteil des Energieverbrauchs für die Versorgungstechnik und welcher für die eigentliche produktive Systemtechnik aufzuwenden ist. Daher entschlossen sich die Verantwortlichen dazu, eine intelligente Energieüberwachung zu installieren. Diese sollte den Verbrauch einzelner Subsysteme und sogar einzelner Geräte genauer analysieren und Einsparpotenziale identifizieren.
Um die reale Power Usage Efficiency erfassen zu können, installierte Vodafone im gesamten Rechenzentrum Submeter, also Energiezähler, die gezielt den Verbrauch einzelner Geräte erfassen. Zum überwachten Equipment zählen unter anderem die Klimaanlagen und Ventilatoren sowie die Beleuchtungssysteme. Zusätzlich ließen die Verantwortlichen Umweltsensoren installieren, die unter anderem die Innentemperatur des RZs und die Außentemperatur kontrollieren. Die von den Submetern und Umweltsensoren gesammelten Daten werden an einen Datenlogger übertragen, der sie bündelt und per M2M-Kommunikation an eine zentrale Softwareapplikation weiterleitet. Sie wertet die Daten aus und stellt sie in grafisch aufbereiteten Reports dar.
 
Überwachen und reagieren
Bereits innerhalb weniger Monate nach Implementierung der EDM-Lösung konnten die Betreiber Nutzen aus den erfassten Daten ziehen. So zeigten die Messwerte beispielsweise, dass die Einstellung der Klimaanlage fehlerhaft war. Die Anlage benötigte deshalb im Mischbetrieb - also bei mittlerer Außentemperatur, wenn sie hauptsächlich dem Luftaustausch dient - deutlich mehr Strom als im reinen Kompressorbetrieb bei hoher Außentemperatur. Als dieses Problem einmal bekannt war, ließ sich der Einstellungsfehler schnell und ohne großen Aufwand korrigieren.
Zusätzlich richteten die Verantwortlichen einen automatischen Alarm ein, der Mitarbeiter selbstständig benachrichtigt, sobald festgelegte Temperaturschwellenwerte innerhalb des Rechenzentrums über- oder unterschritten sind. So kann ein Techniker beispielsweise innerhalb kürzester Zeit reagieren, wenn die Klimaanlage aufgrund einer fehlerhaften Einstellung zu stark kühlt und damit zu viel Energie verbraucht. Gleichzeitig vermeidet der Alarm auch Schäden durch eine mangelhafte Kühlung und zu hohe Temperatur. Auch dies spart Geld und Ressourcen.
Zu überraschenden Spitzen im Verbrauch kann es auch durch Umwelteinflüsse kommen. So zeigte die EDM-Lösung, dass im Frühjahr und Frühsommer plötzlich der Energiebedarf der Lüftungsventilatoren stark stieg.
Laut der Messwerte der Submeter war zu dieser Zeit der Stromverbrauch der Ventilatoren für die gegebenen Außentemperaturen eigentlich zu hoch. Nähere Untersuchungen ergaben, dass diese Peaks im Stromverbrauch mit einer Zunahme des Pollenflugs in der gleichen Zeit korrelierten. So waren die Filter der Ventilatoren durch die Pollen stark verstopft, die Geräte verbrauchten für gleichbleibende Leistung deutlich mehr Energie. Eine häufigere Reinigung der Filter konnte das Problem beheben und den Energieverbrauch auf das Normalmaß senken.
 
Optimierung im Detail
Der Einsatz der Energiedaten-Management-Lösung im Rechenzentrum Eschborn machte sich für Vodafone bereits nach kurzer Zeit bezahlt. So amortisierte sich die Lösung dank der zahlreichen auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse durchgeführten Einsparungen bereits nach 18 Monaten vollständig.

Die Grundlage für eine Optimierung schafft eine Energiedaten-Management-Lösung (EDM) auf Basis von M2M-Technik. Sie liefert Informationen darüber, welche Komponenten am meisten Strom verbrauchen und wo es Abweichungen von der Norm gibt.

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