Eco-Qube: Für mehr Energie-Effizienz und kluges -Management EU-Projekt entwickelt integriertes Kühlsystem für Edge-DC

Anbieter zum Thema

Schneider Electric GmbH

AixpertSoft GmbH

Datacenter One GmbH

Viele Jahre lang war sie ein Randthema, nun steht die Nachhaltigkeit von Rechenzentren plötzlich im Zentrum der Diskussion. „Eco-qube“ ist ein Projekt der EU und der Türkei, das eine Lösung optimiertes Kühl- und Energie-Management für Edge- und andere kleine Datacenter entwickelt.

Edge Datacenter sind das nächste große Wachstumssegment bei Rechenzentren. So prognostiziert das Martforschungsunternehmen Marketsandmarkets in einer aktuellen Studie, dass dieser Markt sich von 7,2 Milliarden Dollar 2021 auf 19,1 Milliarden Dollar 2026 vergrößern soll.

Daher ist es wichtig, von vorn herein geeignete Nachhaltigkeitstechnologien für diesen Sektor zu entwickeln. Mit Eco-Qube gibt es jetzt ein paneuropäisches Vorhaben, das diesen Zweck verfolgt. Es arbeitet an einem KI-verstärkten holistischen Kühl- und Managementsystem für kleinere und Edge-Rechenzentren. Aus dem Serverraum soll sozusagen eine nachhaltige Mikrocloud werden.

Eco-Qube läuft seit 1. Oktober 2020 und bis 30. September 2023, hat also zwei Drittel seiner Dauer hinter sich. Die Kosten des Projekts liegen bei etwa 3,7 Millionen Euro, von denen knapp drei Millionen die EU fördert.

Beteiligte aus vielen europäischen Ländern

Der Rest stammt von den am Projektkonsortium beteiligten Firmen, die aus sechs europäischen Ländern kommen:

• Endoks Energy, Türkei, ist Konsortialführer. Das Unternehmen entwickelt und vertreibt Software und SaaS zum intelligenten Energie-Management.

• Das Schweizer Technologie-Startup Helio entwickelt eine an alle Datacenter anbindbare Workload-Scheduling-Software.

• Der niederländische Datacenter-Betreiber Blockheating bietet Kohendioxid-freies grünes Bare-Metal-Hosting und gibt seine Abwärme mittels einer proprietären Lösung an kleinere und mittlere Gewächshäuser ab.

• EMPA, ein Schweizer Labor für städtische Energiesysteme, entwickelt Methoden und Strategien, um Stadtviertel, Nachbarschaften und Gebäude zu dekarbonisieren und arbeitet dabei unter anderem mit dem Open Computer Project (OCP) zusammen.

• Auf der Forschungsplattform NEST werden Technologien unter Realbedingungen getestet.

• Das türkische Unternehmen Lande produziert IT/TK-Schränke, PDUs und weitere Infrastrukturkomponenten.

• Die Auftragsforschungsinstitution Lulea University of Technology (LTU) befasst sich mit der Modellierung, Optimierung und Steuerung von Energie-, Heiz- und Kühlsystemen.

• Das Innovationsunternehmen R2M Solution aus Spanien füllt die Lücke zwischen Forschung und Markteintritt durch die Formulierung unternehmensangepasster Entwicklungs- und Vermarktungsstrategien.

• D&S Tech ist ein türkischer Spezialist für Strömungsdynamik und ihre Simulation.

• GITA (Green IT Amsterdam Region) wurde von der Stadt Amsterdam gegründet und erforscht als Non-Profit-Organisation Green-IT-Lösungen.

• SDIA steht für Sustainable Digital Infrastructure Alliance, ein Netzwerk mit dem Ziel, bezahlbare IT-Infrastruktur mit keinerlei negativen Umwelteinflüssen zu entwickeln.

• Bitnet ist ein türkisches Forschungs-Startup für Echtzeitdatenanalyse, das Simulations- und Visualisierungslösungen für diverse Bereiche entwickelt.

• Tobol aus Leinefelde-Worbis arbeitet auf dem Gebiet der Gebäude-Automation beziehungsweise in der Automation von Datacenter- Infrastruktur.

Prävention ist besser als Kühlung

Die bei ECO-Qube in Entwicklung befindliche Software soll strömungsmechanische Berechnungen verwenden, um IT und Kühlung jeweils optimal zu fahren. Eco-Qube nutzt dafür diverse präventive Technologien.

Dazu gehört das permanente Monitoring aller aktiven Geräte und die Auswertung der Daten mit Big-Data-Technologien. Die nötigen Daten für ein optimales Wärme-Management und einen Energie-effizienten Betrieb werden gesammelt, ausgewertet und in entsprechende Steuerimpulse umgesetzt.

Das adaptive, lernfähige Kühlsystem mit KI-Algorithmen trifft dabei seine eigenen Entscheidungen auf Basis der Datenanalysen. Das verringert den Personalbedarf auf der Steuerungsebene und wahrscheinlich auch Wartungsnöte.

Thermo-Management in Zonen

Das angestrebte zonenspezifische Wärme-Management des Konzepts ermittelt zunächst laufend, welche Bereiche im Rack besonders heiß werden und welche kühl bleiben. Dadurch schafft es die Voraussetzung dafür, Lasten aus sehr heißen Zonen in weniger belastete zu verschieben. Hierbei kommt eine Scheduling-Software von Helio zum Einsatz.

Das soll auf allen Ebenen funktionieren: innerhalb eines Rechenzentrums, zwischen mehreren Rechenzentren in unterschiedlichen Gebäuden oder Gebäude-Abschnitten, aber auch zwischen unterschiedlichen Orten bis hin zu diversen Zeitzonen, um sich beispielsweise an Wetterbedingungen anzupassen.

Vernetzung mit dem gesamten Gebäude

Die intelligente Software soll sich nicht nur in die rechnenden Systeme integreiren, sondern mit dem gesamten Gebäude interagieren. Denn dann lassen sich auch externe Einflüsse wie hohe Außentemperaturen in das thermale Management der Gesamtanlage einbeziehen.

Ziel sind möglichst gleichmäßige thermale Bedingungen in jedem Rechenzentrum. Denn das ermöglicht die effektivste Kühlung.

Abwärmenutzung

Ein Energie-Managementsystem (EMS) managt die Energieströme zwischen aktiven IT-Systemen und Gebäude. Dabei wird das System so kalibriert, dass es einerseits dem schwankenden Energiebedarf der IT gerecht wird, andererseits möglichst viel erneuerbare Energien bezieht und Abwärme an Nutzer abgeben kann. Deshalb soll das EMS wie das Rechenzentrum als aktive Komponente in die Nahwärmeversorgung eingebunden werden.

Realisiert wird diese Sektorkopplung mit Hilfe der Softwarelösung der türkischen Endoks. Die Software wird dafür um Zusatzfunktionen erweitert, durch die es mit dem Datacenter-EMS kooperiert und dessen Energienachfrage- und Steuerungsoptionen umsetzt.

Drei Pilotzonen

Die Software wird in drei Pilotzonen installiert und zuvor um zusätzliche Metriken erweitert, die Eco-Qube entwickelt, etwa PUE oder Kohlendioxid-Einsparungen. Anschließend wird der Entscheidungsalgorithmus implementiert.

Testimplementierungen laufen in drei unterschiedlichen Klimazonen: In Schweden, der Schweiz und der Türkei. So lässt sich die Tauglichkeit der Steuerungsalgorithmen und des Gesamtkonzepts unter den Realbedingungen breit verteilter Edge-Datacenter testen. Außerdem soll der Effekt unterschiedlicher Klimata auf die Effizienz von Rechenzentren untersucht werden.

20 Prozent mehr Energie-Effizienz angestrebt

Projektleiter Cagatay Yilmaz erklärt in einem Video über das Projekt: „Im Betrieb befindet sich das Rechenzentrum in der Regel in einer energetischen Dysbalance: Es gibt Server, die nichts tun, es gibt Server, die so viel Arbeit haben, dass sie heiß werden. Und so weiter. Davon weiß man oft nicht genug. Wenn man Transparenz schafft und dann Lasten intelligent verschiebt, lässt sich das besser ausbalancieren, was dann zu Energieeinsparungen führt.“

Angestrebt wird zunächst eine Steigerung der Energie-Effizienz um 20 Prozent. Mehr, so Yilmaz, sei drin, wenn man auch die Komponenten des Rechenzentrum optimiere. Die größte Herausforderung seien dabei die Virtualisierungssysteme des Datacenter. Denn häufig machten Lizenzprobleme eine an sich sinnvolle Lastverschiebung zunichte.

Um effektive Lösungen zu schaffen, gelte es daher, Datacenter-Betreiber davon zu überzeugen, mehr offene Virtualisierungslösungen und Containersysteme zu hosten. Eine Nachricht, die die Großen der Branche nicht unbedingt mit Begeisterung hören werden.

(ID:48691544)