Eine Modellrechnung von Atlantic Ventures HCI spart Strom und hält die Umwelt sauber

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Eine hyperkonvergente Rechenzentrumsarchitektur spart pro Jahr viele (Hundert-)Tausende von Euros, zeigt eine Modellrechnung von Atlantic Ventures. Analyst Carlo Velten erläutert, wie es zu den enormen Einsparungspotentialen kommen kann.

Strom! Wer hätte gedacht, dass etwas lange Zeit als so selbstverständliches angesehenes wie Strom einmal eine solche Bedeutung bekommt. Geradezu gebannt beobachten immer mehr Verantwortliche in Unternehmen die steigenden Energiekosten – diese bedrohen sowohl die Profite als auch die ehrgeizigen Emissionsziele, die sich viele Manager gesetzt haben. Insbesondere in der IT-Branche.

Denn in der Welt der IT hat Strom und sein Verbrauch eine noch einmal höhere Bedeutung als in anderen Branchen, machen Rechenzentren und digitale Infrastrukturen mit 1,5 Prozent doch einen kleinen, aber erheblichen Anteil am weltweiten Energieverbrauch aus. 2020 waren es global gesehen 375 Terawattstunden (TWh). Die Rechenzentren der EMEA-Region verbrauchen aktuell rund 90 TWh Strom pro Jahr.

Bei einer weiter fortschreitenden Digitalisierung schätzt das auf Nachhaltigkeit spezialisierte Borderstep Institute den Energiebedarf europäischer Rechenzentren im Jahr 2025 auf 96,2 TWh. Nachhaltigkeit wird damit zum strategisch relevanten Thema für CIOs.

Um ihre ehrgeizigen Emissionsziele bis hin zur Klimaneutralität erreichen zu können, müssen sie ihre Rechenzentren transformieren. Die strategische Herausforderung für die CIOs liegt dabei auf der Hand: Weniger Stromverbrauch und damit ein kleinerer ökologischer Fußabdruck.

Das ist angesichts neuer digitaler Anwendungen, Geschäftsmodellen und Technologien wie Internet of Things (IoT), 5G oder Künstlicher Intelligenz (KI) leichter gesagt als getan - die Nachfrage nach entsprechenden digitalen Infrastrukturen hat sich damit nämlich erhöht. Unternehmen haben in der Folge gar keine andere Möglichkeit, als in innovative, Energie-effiziente Technologien für den Betrieb ihrer Rechenzentren zu investieren – um dann von den Einsparungen profitieren zu können.

3-Tier vs. HCI: Wer hat den kleineren CO₂-Fußabdruck?

Was könnten diese innovativen, Energie-effizienten Technologien sein? Für das unabhängige Forschungs- und Beratungsunternehmen Atlantic Ventures sind die Optionen von CIOs offensichtlich: Zur Auswahl stehen traditionelle 3-Tier-Architekturen oder hyperkonvergente Infrastruktur (HCI)-Ansätze jüngeren Datums.

Die heute noch in den Rechenzentren dominierende 3-Tier-Architektur besteht aus (sie erraten es:) drei unterschiedlichen Tiers, also Ebenen, als da wären Storage-Arrays, Server und Switches, gerne von verschiedenen Herstellern. Eine HCI verfolgt dagegen einen Software-definierten Ansatz und bringt Storage, Server und Netzwerkkomponenten in einem Standard-x86-Server zusammen. Intelligente Software auf jedem Server-Node verteilt effizient operative Funktionen über den gesamten Cluster hinweg.

Die entscheidende Frage lautet: Welche der beiden Technologiemodelle birgt das größere Potenzial für Energieeinsparungen?

Dieser Frage ist Atlantic Ventures im Auftrag von Nutanix nachgegangen. Anhand von Modellrechnungen verglich das Team von Dr. Carlo Velten, CEO von Atlantic Ventures und bekannter Experte für die digitale Strategie und das Cloud Computing, die jeweiligen Auswirkungen auf den Energieverbrauch.

Welchen Einfluss hat der Einsatz von HCI auf den CO₂-Fußabdruck des IT-Betriebs? Welche Einspar- und Kosteneffekte ergeben sich auf Ebene eines einzelnen Unternehmens sowie auf Länder- beziehungsweise europäischer Ebene hinsichtlich Energiekosten und CO₂-Emissionen?

Eine Modellrechnung zeigt Effizienzpotenziale auf

Zu diesem Zweck hat das Analystenhaus ein für Westeuropa typisches Fertigungsunternehmen modelliert - ein Familienunternehmen aus der Automobil-Zulieferindustrie mit 11.000 Mitarbeitern -, um Energieverbrauch und CO₂-Fußabdruck von Rechenzentren an unterschiedlichen Standorten zu kalkulieren. Die Studie trifft zum ersten Mal überhaupt eine Vorhersage zum aggregierten Einsparpotenzial in der EMEA-Region und auf einzelnen nationalen Märkten.

Das Ergebnis: Nutzt das Unternehmen ein herkömmliches Rechenzentrum mit 3-Tier-Architektur, so verbrauchen Server, Storage, Netzwerkkomponenten plus Kühlung und unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) pro Jahr 4,2 Millionen kWh. Würde es dagegen eine HCI einsetzen, so fielen gerade einmal knapp 3,1 Millionen kWh an.

Die Modellrechnung zeigt damit auf, dass sich durch einen Wechsel auf eine hyperskalierte Architektur jährlich 1,124 Millionen KWh an Energie einsparen ließen. Dies entspricht bei einem Industriestrompreis von 0,18 Euro pro KWh rund 202.320 Euro an Einsparungen. Das Effizienzpotenzial der Modellfirma durch HCI liegt damit bei 26,7 Prozent.

Nicht schlecht

Nicht schlecht, allerdings wurde diese Modellrechnung im März durchgeführt, als der durchschnittliche Industriestrompreis in Deutschland noch bei den besagten 18 Cent lag. Anfang November bewegen wir uns bei knapp unter 27 Cent pro Kilowattstunde, weswegen Bundesregierung und Europäische Kommission einen Kostendeckel einführen wollen.

Für unser typisches Fertigungsunternehmen ergäben sich bei einem Strompreis von 0,3 Euro pro kWh – also in etwa unser aktuelles Niveau – Einsparungen von rund 337.200 Euro im Jahr. Sollten die Industriestrompreise in den kommenden Jahren weiter steigen, würden die Effizienz- und Einspareffekte durch hyperkonvergente Infrastrukturen entsprechend höher ausfallen.

Der Mittelstand hat ein großes Potenzial für Effizienzsteigerungen

„Neben der Automatisierung, innovativen Kühlsystemen und erneuerbaren Energien wird der Übergang von traditionellen 3-Tier-Rechenzentrums-Architekturen hin zu Infrastrukturen der nächsten Generation - wie Hyperconverged Infrastructure - ein Schlüssel zur Reduzierung des Energieverbrauchs und des CO₂-Fußabdrucks von Rechenzentren sein“, so Velten. „HCI hat das Potenzial, den technologischen Fortschritt in verschiedenen Bereichen voranzutreiben. Durch eine damit verbundene höhere Automatisierung und Auslastung kann die Energie-Effizienz verbessert werden.“

In der EMEA-Region hätte die vollständige Umstellung auf HCI-Architekturen das Potenzial, Unternehmen und Rechenzentrumsbetreiber von 2022 bis 2025 an die 56,68 TWh einzusparen, das entspricht rund 8,22 Milliarden Euro. Gleichzeitig würden 14,17 Millionen Tonnen CO₂ weniger erzeugt.

Messbare Vorteile könnten von einem breiten Spektrum an Unternehmen erzielt werden – von großen Hyperscalern und Managed-Service-Providern über Großunternehmen bis hin zu kleineren Firmen. „Gerade in der Industrienation Deutschland, Heimat des ‚German Mittelstands‘, findet sich ein großes Potenzial für Effizienzsteigerung durch HCI“, so Velten. „Insgesamt könnten hier im Zeitraum von 2022 bis 2025 11,86 TWh beziehungsweise 3,7 Millionen Tonnen CO₂ vermieden werden.“

Co-Location-Rechenzentren würden besonders profitieren

Aber nicht nur der Mittelstand per se hat ein großes Einsparungspotential: Große Co-Location-Rechenzentren bieten in der Regel einen viel geringeren PUE (Power Usage Effectiveness)-Wert als typische On-Premises-Einrichtungen. Sie auf HCI-Architekturen umzustellen, ließe die Energie-Einsparungen potenziell auf etwa 30 bis 40 Prozent steigen, fand Atlantic Ventures heraus.

Durch langfristige Stromlieferverträge, so genannte „Power Purchase Agreements (PPA)“, könnten sie zudem Zugang zu erneuerbaren Energien bieten und damit zum Klimaneutralitätsziel der Unternehmen beitragen, „und das, ohne in CO₂-Zertifikate investieren zu müssen“, so Dr. Velten. Ein CO₂-Zertifikat erlaubt es dem Inhaber, eine Tonne CO₂ in die Umwelt auszustoßen. Sie werden jedoch immer teurer:

Im Verlauf des vergangenen Jahres stieg der Preis für ein Zertifikat von rund 30 auf etwa 80 Euro. Unternehmen können sich also nicht einfach von der Transformation hin zu energieeffizienteren Rechenzentren freikaufen.

Bei dem allen soll aber nicht unerwähnt bleiben, dass die Rechenzentrumsbranche im Laufe der letzten Jahrzehnte bereits erhebliche Energie-Effizienzverbesserungen erzielt hat. Laut Velten handelt es sich um eine der fortschrittlichsten Sektoren in Bezug auf Energie-Effizienz und Dekarbonisierung.

„Nichtsdestotrotz ist der Energiebedarf in europäischen Unternehmens-Rechenzentren immer noch sehr hoch und führt zu großen Mengen an Dioxid-Emissionen. Hier schlummert noch erhebliches Effizienzpotenzial. Technologien wie HCI könnten gerade in Zeiten steigender Industriestrompreise zu einer beträchtlichen Energie-Effizienzen führen und einen starken Einfluss auf Kosteneinsparungen haben“, so Dr. Veltens Fazit bei der Vorstellung der Studie. Unternehmen, die für ihre On-Premises-Rechenzentren einen Umstieg auf eine HCI-Architektur planen, sollten angesichts gestiegener Energiepreise auch gleich Kühltechnologien der nächsten Generation evaluieren, was noch einmal enormes Potenzial biete.

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