In vier Schritten zu mehr Energieeffizienz
Intelligentes IT-Management
In vielen Rechenzentren steigt der Energieverbrauch seit Jahren kontinuierlich an und wird für die Betreiber mehr und mehr zu einem der größten Kostenfaktoren des IT-Managements. Dennoch wissen laut einer Umfrage der Experton-Group nur sieben Prozent der deutschen IT-Entscheider, wie hoch der Energiebedarf ihrer eigenen IT-Infrastruktur tatsächlich ist. Dabei kann man mit intelligentem Energie-Management im Datacenter nicht nur die Umwelt schonen, sondern auch ganz konkret Kosten einsparen.Bei einer Gesamtbetrachtung des RZs lässt sich feststellen, dass nur rund 50 Prozent des Energieverbrauchs auf die Rechner selbst entfallen. Wie eine Studie des Branchenverbands Bitkom herausgefunden hat, verschluckt das Infrastruktur-Management die anderen 50 Prozent. Dabei spielen Faktoren wie die Klimatisierung, Beleuchtung oder die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) die größte Rolle. Soll ein Datacenter also energieeffizient arbeiten, gilt es, an diesen Stellschrauben anzusetzen. Folgende vier Punkte unterstützen eine erfolgreiche, schrittweise Umsetzung. Den PUE-Wert im Blick behalten Der erste Schritt zu einem energieeffizienten Rechenzentrum ist das Erfassen und regelmäßige Monitoring des Energieverbrauchs. Damit überhaupt klar ist, wo sich im Rechenzentrum die Schwachstellen in puncto Stromverbrauch befinden, gilt es zunächst, den Energieverbrauch des Datacenters im Ganzen sowie seiner einzelnen Komponenten im Einzelnen zu berechnen. Den besten Anhaltspunkt für die Energieeffizienz liefert der PUE-Wert (PUE = Power Usage Effectivness). Er berechnet sich aus dem Verhältnis der eingesetzten Gesamtenergie im Rechenzentrum zum Energieverbrauch der einzelnen IT-Geräte. Liegt der PUE-Wert beispielsweise bei 3 bedeutet das, dass zwei Drittel der eingesetzten Leistung für die Infrastruktur verbraucht wird und nur ein Drittel der Energie von den Rechnern selbst. Das Rechenzentrum arbeitet dann ineffektiv. Je mehr sich der Wert der Zahl 1 annähert, umso effizienter arbeitet ein Rechenzentrum. Ab einem PUE Wert von 1,4 gelten Rechenzentren bereits als besonders energieeffizient. Die PUE Messung sollte über eine gewisse Zeit (ein Jahr) erfolgen. Punktuelle Messungen gilt es zu vermeiden. Als Bewertungskriterium stammt der PUE-Wert aus der Feder von "The Green Grid"- einer Vereinigung von Supercomputer- und Chip-Herstellern. Das Konsortium hat es sich zum Ziel gesetzt, den Energieverbrauch in Rechenzentren zu senken und erarbeitet herstellerunabhängige Standards, Messverfahren und Prozesse zur Reduzierung des Energiebedarfs von Rechenzentren. Das Monitoring des PUE-Werts sollte regelmäßig und automatisch mithilfe einer DCIM-Software (DCIM = Data Center Infrastructure Management) erfolgen. Für ein zuverlässiges Messergebnis ist es zudem wichtig, alle Komponenten mit in die Messung einzubeziehen (zum Beispiel sämtliche Racks, Monitore, Rechner etc.). Nur so ist das Ergebnis belastbar. Praktisch für die Messung sind etwa so genannte Metering-Steckdosenleisten. Sie verfügen über integrierte Mess- und Auswertungsmöglichkeiten für Energie, Strom und Spannung. Die Werte lassen sich über ein LCD-Panel einfach ablesen. Vor allem bei Veränderungen im Rechenzentrum (Aufbau neuer Rack-Reihen, Austausch von Komponenten etc.) sollte der PUE-Wert im Fokus der Aufmerksamkeit stehen, denn er gibt Auskunft darüber, wie effektiv und energiesparend die durchgeführten Maßnahmen tatsächlich sind. Warm- und Kalt-Luftströme kontrollieren Die empfohlene Raumtemperatur innerhalb eines Rechenzentrums liegt zwischen 22 und 25°C. Jedes Kilowatt elektrische Leistung, das die Geräte aufnehmen, wird als Wärme wieder freigesetzt. Damit die Betriebstemperatur im Datacenter konstant bleibt, ist diese Wärme wieder aus den einzelnen Geräten und dem gesamten Rechenzentrum herauszuführen. Viele Lösungen zur Klimatisierung eines Rechenzentrums führen zwar zum gewünschten Kühlungseffekt innerhalb der einzelnen Server-Schränke, führen die dabei entstehenden Luftströme jedoch unkontrolliert aus den Racks ab und schwächen insgesamt gesehen den Kühlungseffekt dabei wieder deutlich ab. Der Grund: Treffen kalte und warme Luft aufeinander, entstehen oberhalb der Server-Schränke Luftverwirbelungen. Diese führen aufgrund hoher Strömungsgeschwindigkeiten zu unerwünschten Effekten wie etwa zu einem höheren Betriebsgeräusch im Server-Raum oder zu einer Rezirkulation von Warmluft. Gelangt zum Beispiel durch Verwirbelung warme Abluft wieder in den bereits gekühlten Gang zwischen den Racks, verringert dies die gesamte Kühlungsleistung. Das Ziel ist es also, die vorhandenen Luftströme intelligent zu nutzen und durch gezielte Einhausungen oder abschirmende Umbauungen der betreffenden Komponenten die Verwirbelungen zu vermeiden und somit Energie zu sparen. Dafür gibt es zwei Konzepte: die Kaltgang-Einhausung und die Warmgang-Einhausung. Grundlage beider Konzepte ist die strikte Trennung von warmer und kalter Luft. Bei der Kaltgang-Einhausung sind die Server-Schränke mit einander zugewandten Vorderseiten gegenüberliegend aufgestellt. Der Gang zwischen den Schränken ist mit Komponenten wie etwa modularen Einhausungslösungen oder speziellen Türen abgedichtet. Je dichter die Einhausung ist, desto effizienter erfolgt die Klimatisierung. Nicht belegte Höheneinheiten (HE) im Server-Schrank sollten ebenfalls mit Dichtungsblechen oder Blindblenden verschlossen sein. Die Kühlluft strömt bei diesem Konzept vom Server-Raum durch eine Doppelbodenplatte von unten in den Kaltgang und von dort über die Vorderseite oder - bei Server-Racks mit hoher Packungsdichte - über spezielle Seitenkühler seitlich durch den Server-Schrank - über aktive Doppelbodenplatten mit Wasserkühlung direkt vor die Server-Racks. Auf der Rückseite des Racks wird die angewärmte Luft dann wieder heraus- und zurück in den Server-Raum geführt, dort vom Klimagerät abermals abgekühlt, und der Kreislauf beginnt erneut. Der Gang ist also kalt, der Raum ist warm. Diese Methode eignet sich insbesondere für große Datacenter, da bei dieser Methode gezielt nur die kleinen Kaltgänge zu kühlen sind und nicht der gesamte Raum. Die strikte Trennung von kalter und warmer Luft ermöglicht es, im Rechenzentrum mit deutlich höheren Temperaturen zu arbeiten. Bei der Warmgang-Einhausung ist im Gegensatz zu einzelnen Kühlgängen der gesamte Server-Raum gekühlt. Die warme Abluft der Server-Schränke strömt dann über abgeschottete Gänge an der Rückseite der Racks kontrolliert zurück zur Klimaeinheit. Diese Methode empfiehlt sich allerdings nur für kleine Räume. Die so genannte freie Kühlung nutzt die Außenluft, um das Rechenzentrum zu kühlen. Das Konzept eignet sich für Bedingungen mit einer Außen-Lufttemperatur von maximal 15 Grad und kann automatisch erfolgen, sobald die Außentemperatur unter diesen Wert fällt. Dann läuft das Kühlwasser durch ein Freikühlungssystem, und die Umgebungsluft kühlt es ab. Bei der freien Kühlung unterscheidet man zwischen der direkten und der indirekten Kühlung. Bei der direkten freien Kühlung gelangt die Außenluft direkt in das Rechenzentrum, wohingegen bei der indirekten freien Kühlung die Außenluft dazu dient, einem Kühlmedium Wärme zu entziehen. Intelligente Beleuchtungssysteme In den meisten Rechenzentren erfolgt die Beleuchtung noch über herkömmliche Leuchtstoffröhren mit hohem Stromverbrauch. Deutlich energiesparender ist der Einsatz von LEDs. Die Umrüstung auf die moderneren Leuchtmittel ist jedoch mitunter kostenintensiv. Wer diese Kosten scheut, kann mithilfe praktischer Energieregler auch bei herkömmlicher Beleuchtung Strom sparen. Der Trick: Herkömmliche Leuchtstoffröhren laufen zwar in der Praxis mit 230 Volt, funktionieren aber auch bei einer Spannung von nur 210 Volt. Moderne ein- oder mehrphasige Energieregler verringern die Eingangsspannung und optimieren damit die Netzspannung für Beleuchtungsanlagen. Mit ihrer Hilfe lässt sich die Spannung im Beleuchtungsstromkreis um bis zu 43 Volt senken, und zwar ohne spürbare Veränderungen in der Lichtleistung. Fazit Die Betriebskosten eines Rechenzentrums machen einen Großteil der Gesamtkosten aus. Mithilfe moderner Messtechnik und intelligenter Beleuchtungs- und Kühlsysteme lässt sich der Energiebedarf eines Rechenzentrums reduzieren und damit erhebliche Kosteneinsparungen erzielen. So hilft eine Optimierung der Energieeffizienz im Rechenzentrum beispielsweise dabei, infrastrukturbedingte Grenzen beim Stromverbrauch nicht zu erreichen und teure Neu-Investitionen zu vermeiden.
Lesen Sie mehr zum Thema
