Wenn Rechenzentren als Basisindustrie erkannt sind

Nord-Schweden locken Datacenter mit Rundum-sorglos-Paket

| Autor: Ulrike Ostler

Wasserkraft sorgt in Nordschweden nachhaltig für günstigen Strom, das stärkste Argument für die Ansiedlung von Rechenzentren. Darüber hinaus punktet Boden, The North Pole, mit Innovationen, erschlossenen Flächen, cleveren Konzepten, vielen hilfreichen Händen - und netten Menschen.
Wasserkraft sorgt in Nordschweden nachhaltig für günstigen Strom, das stärkste Argument für die Ansiedlung von Rechenzentren. Darüber hinaus punktet Boden, The North Pole, mit Innovationen, erschlossenen Flächen, cleveren Konzepten, vielen hilfreichen Händen - und netten Menschen. (Bild: Ulrike Ostler/Vogel IT-Medien GmbH)

Warum sollte ein Unternehmen von hier ausgerechnet in Boden ein Rechenzentrum bauen oder ein dortiges für die eigene IT nutzen wollen? Immerhin liegt der Ort nahe am Polarkreis, Datacenter gehören in Schweden zu den Schlüsselindustrien, die Zukunft ermöglichen, und es gibt Strom, billigen, grünen Strom, im Übermaß. Und das bedeutet?

Mittlerweile zählt das Team aus Boden der Provinz Norrbottens län, das stromintensive, doch zukunftsträchtige Firmen aus aller Welt anlocken soll, 13 feste Mitarbeiter plus externe, etwa in Singapur, Ungarn und Deutschland. Zu den Firmen, die Inge Andersson, Bürgermeister der 12.000 Einwohner zählenden Gemeinde so gerne begrüßen möchte, zählen Batterie-Hersteller und Datacenter-Betreiber.

Und Rechenzentren benötigen Strom: Derzeit wird der Anteil am gesamten, weltweiten Stromverbrauch auf 2 oder 3 Prozent geschätzt - in Frankfurt auf 23 Prozent -, Tendenz steigend; denn das Wachstum beträgt derzeit etwa 30 Prozent. Im Jahr 2020 soll der Stromverbrauch aller Rechenzentren bei 507.9 Terawattstunden liegen. Und Strom produziert Nord-Schweden viel, aus Wasserkraft und vor allem im Winter zu viel davon.

Der Hauptort der gleichnamigen Gemeinde liegt etwa 35 Kilometer nordwestlich von Luleå am Lule älv, dort wo Facebook sein europäisches Rechenzentrum angesiedelt hat (siehe: Bildergalerie Abbildung 48ff) und zum Wohlstand der Stadt beiträgt. Wie das wirkt, ist vor Ort sogar sichtbar. In unmittelbarer Nähe des riesigen Geländes mit unübersehbar vielen einzelnen Datacenter-Gebäuden steht ein schmuckes, repräsentables und vor allem neues Verwaltungsgebäude des lokalen Stromversorgers, sowie neue Umspannwerke.

Facebook bringt Wohlstand

Rise Sics, ein Forschungs- und Innovationszentrum für Rechenzentrumsbau, -betrieb und IT, findet sich an derselben Straßenkreuzung. Das Unternehmen unter der Leitung von Professor Tor Björn Minde (siehe: Abbildung 52) , das ein Versuchsrechenzentrum auf 40 Quadratmeter mit rund 30.000 Messpunkten und Sensoren betreibt, wurde vor gut einem Jahr gegründet und beschäftigt mittlerweile 13 Mitarbeiter.

In dem Zeitraum wuchs der Umsatz von 0 auf 1,7 Millionen Euro Umsatz. Und jetzt platzt das Rechenzentrum selbst, aber auch das Büro aus allen Nähten, so dass derzeit ausgebaut, umgeräumt, aufgestockt und umgezogen wird.

Einerseits arbeiten hier Hochschullehrer und Studenten der nahen Universität die „Datacenter“ auf ihrem Lehrplan hat, andererseits kommen Kunden aus aller Welt, um an Innovationen beteiligt zu sein oder anzuschieben: Ericsson, ABB, Vattenfall … EON beispielsweise ist in das Ausloten von Micro-Grids involviert.

Anderen geht es um die Automatisierung sowie das Controlling im Rechenzentrum, und wieder anderen um die Nutzung der Abwärme für Gewächshäuser, zum Trocknen von Hackschnitzeln oder für Fischfarmen und noch andere wie Volkswagen wollen Big Data und Machine Learning nutzen. Auch die Nutzung von natürlich erzeugten Luftströmen etwa durch Kamine steht auf der Agenda. Die Forscher kommen kaum nach.

Arbeitsplätze und Steuern

Obwohl Facebook nur einen Steinwurf entfernt ist, arbeiten Rise Sics North und der Social-Media-Gigant (noch) nicht zusammen. Allerdings stehen bereits einige gut gefüllte Open-Compute-Racks im Server-Raum des Forschungsinstituts. „Die sind ein Geschenk“, erläutert Minde; denn die Facebook-Leute zeigten sich durchaus interessiert an den Aktivitäten seines Teams.

Die Situation ist symptomatisch für das Verhältnis von Datacenter zu ihrer schwedischen Heimat. Nur zu einem geringen Prozentsatz profitiert die jeweilige Gemeinde direkt von der Rechenzentrumsansiedlung, zumal Datacenter in Relation zu ihrem Wert und der bebauten Fläche nur wenige Mitarbeiter beschäftigen, die etwa Steuern zahlen. Das gilt für die rund 80.000 Einwohner zählende Stadt Luleå genauso wie für Boden. In Luleå hat Facebook laut einer Studie indirekt für 300 bis 400 Arbeitsplätze gesorgt.

Die Energieversorger, lokale, überregionale und internationale, zumeist Vattenfall, beschäftigen die lokale Bevölkerung und zahlen Steuern. Auch für den Bodener Bürgermeister ist das ein Argument: „Wir setzen auf das enorme Einkommen der Energie-Erzeuger und -versorger.“

Strom und Politik in Schweden

Zu Hilfe kommt der Anwerbung von Datacenter, dass die Stromabnehmer dort angesiedelt werden sollen, wo der Strom erzeugt wird, da es auch in Schweden günstiger ist, Daten zu transportieren als Strom und wirtschaftlicher. Immerhin geht auf dem Weg, Energie quasi verloren. „Früher befanden sich die Stromabnehmer an der Küste und die Bevölkerung wanderte dorthin ab. Jetzt kommen die Leute wieder zurück“, so Bürgermeister Andersson. „Und verglichen mit anderen Industrien sind Datacenter `grün´“.

Doch tatsächlich hatte das Errichtung des Facebook-Rechenzenzentrum in Luleå eine erhebliche Signalwirkung für Boden und die gesamte Region, die unter der Bezeichnung „The North Pole“ zusammengefasst ist, räumt Andersson ein. Die Marke wurde nach der Facebook-Ansiedlung gegründet.

Dazu kommt, dass auch der Staat die Ansiedlung fördert. Für Furore sorgte EU-weit die Senkung der Steuer, die Rechenzentren auf den Strom zahlen müssen: 0,005 Cent. Damit kostet der Strom in etwa ein Drittel von dem, was Datacenter-Betreiber hierzulande zahlen müssen.

Predicted electricity prices from Vattenfall on 1 MW DC 100% utilisation (Jan 2017)
Electricity price (Nordpool Spotmarket) Electricity certificates Svenska Kraftnät turnover fee and power reserve fee. Pass Through. Environmental declared supply from hydro power and supplier Administration fee TAX Total cost with new tax from 20170101 Example of annual electricity cost of a 1MW DC with 80% utilisation(€1 = 9,65 SEK)
SEK/MWh SEK/MWh SEK/MWh SEK/MWh SEK/MWh SEK/MWh €/Yr
2017 280 36,8 5 10 5 337 244.590
2018 240 36,8 5 10 5 297 215.541
Network Distribution fees 2017 (Bodens Energy) for 1MW subscription
Supplylevel Energy Fixed Fee(Annual) Power Fee(kW / year) Total annual cost distribution Annual network fees of a 1MW subscription(€1 = 9,65 SEK)
SEK SEK/kW SEK/Yr €/Yr
400V 12.917 398 410.917 46.695
22kV 20.536 241 261.536 29.720

Allerdings kommen nur schwedische Firmen in den Genuss von Förderprogrammen und die Verbilligung des Strompreises. Doch macht Boden es ausländischen Firmen einfach, sich als schwedische Company oder als schwedische Tochter anzusiedeln, erläutert Nils Lindh, Director Data Center Development der Boden Business Agency.

Die Luftaufnahme zeigt das erschlossene Areal auf dem ehemaligen Helicopter-Stützpunkt in Boden, auf dem sich Datacenter ansiedeln sollen.
Die Luftaufnahme zeigt das erschlossene Areal auf dem ehemaligen Helicopter-Stützpunkt in Boden, auf dem sich Datacenter ansiedeln sollen. (Bild: Boden Business Park)

Der Service ist inklusive

Mittlerweile sorgt ein Agentur-Team von 13 Personen für die Betreuung und die Vermarktung der Flächen (siehe auch: Karten und Luftaufnahmen zum Download): eine ehemalige Militärbasis, die bis 2010/2011 in Betrieb war und derzeit ad hoc 500 Quadratmeter am Stück, voll erschlossene, aber unbebaute und unbelastete Fläche zur Verfügung stellen kann, verlassene Helikopter-Hangars, dazu 50 Quadratmeter-Parzellen, neue Umspannwerke, redundante Glasfaserleitungen, sowie kleine, ebenfalls voll erschlossene Grundstücke im Boden Business Park, wo gerade die größte schwedische Filmgesellschaft eingezogen ist.

Interessenten werden nicht nur weltweit angeworben, sondern auch vor Ort betüdelt. Das umfasst rechtliche Implikationen bei der Firmengründung, Hilfe beim Verhandeln mit Energieversorgern und Netzbetreibern, Start-up-Events zum Networking, Hotel- und Wohnungssuche, das Suchen und Organisieren von Handwerkern.

So haben sich etwa vor Ort sieben Betriebe, die insgesamt rund 100 Menschen beschäftigen, zu den Boden Data Center Builders zusammengeschlossen. Diese bieten unter der Koordination von Peder Treschow von Architekten bis zu Zimmerern, von IT- bis zu Feuerschutzexperten sämtliche Dienstleistungen, die bei der Planung und dem Bau von Rechenzentren anfallen. Und da in Nord-Schweden alle Wege besonders kurz erscheinen, kennt man sich - Professor Minde genauso wie Bürgermeister Andersson, Mattias Fridström von der lokalen Telia-Niederlassung, Jan Olof Nylander von Bodensenergi (siehe: Abbildung 29 f) und Patrik Ohlund von The North Pole (Nodepole).

Es ist auch von außen leicht zu erkennen, dass man es in Boden Datacenter-Ansiedlungen so leicht und attraktiv wie möglich machen will. Trotzdem hat sich Amazon Web Services (AWS) bei der Standortwahl gegen Boden entschieden. Das geplante Rechenzentrum, das 2018 in Betrieb gehen soll, wird in der Nähe von Stockholm gebaut, obwohl man sich in Boden jahrelang um den Cloud-Anbieter bemüht hatte und der Strom im Süden rund 10 Prozent teurer ist als im Norden. Es wäre doch alles bereit ….

Die Blockchain-Klientel

Dennoch fruchten die Bemühungen und Datacenter-Ansiedlungen durchaus. Angelockt hat man etwa Canaan, den chinesischen Hersteller von FPGA- Technik „Icarus“ und „Lancelot“ sowie des „Avalon“ Blockchain-Asic. Canaan betreibt zudem Kryptowährungs-Mining, Bitcoin-Mining. In Boden, in einer der ehemaligen Hubschrauber-Hallen, stehen bereits ein paar gefüllte Regale (siehe: Bildergalerie Abbildung 35 ff).

Doch mit einem Rechenzentrum herkömmlicher Art hat das nicht viel zu tun. Die Regale sind lediglich mit einer Plane abgedeckt, um die Tauben, die durch die offenen Tore hereinflattern, davon abzuhalten, sich zwischen den Rechnern niederzulassen oder sie zu beschmutzen. USV-Anlagen, Kühlvorrichtungen, Einhausungen, fehlen gänzlich. „Hier kommt es darauf an, die Rechner möglichst schnell zum Laufen zu bringen, und nicht darum ein Rechenzentrum zu bauen“, erläutert Nodepole-Manager Ohlund.

Offenbar sind die Canaan-Rechner nicht nur schnell auch recht robust: Ihnen schadet offenbar weder Staub, schließlich wird weiter gebaut, noch Schnee. Im Winter bei minus 40 Grad und mehr wirbelte auch schon einmal ein Schneesturm Flocken auf die laufende Hardware.

Die Gründe für die Canaan-Wahl

Fällt dennoch ein Rechner aus, wird er ersetzt. Dafür und für den weiteren Ausbau vor Ort ist Admin Daniel Kaiser. Er erläutert, warum Canaan diesen Standort gewählt hat:

  • Die erste Frage, die beantwortet gehört ist: Was kostest es, ein Terabyte verarbeiten zu können?
  • Aktive Kühlung ist viel zu teuer.
  • Geringe Strompreise und niedrige Außentemperaturen sind eine ideale Kombination.
  • Das Rechenzentrum muss möglichst schnell und einfach zu errichten sein.

Im Endausbau soll das Rechenzentrum rund 2 Megawatt benötigen. Es ist das zweite seiner Art in der Region. In Harads – ein 500-Seelen-Dorf, bekannt durch das Baumhotel etwa 50 Kilometer entfernt, ebenfalls zur Gemeinde Boden gehörig, steht noch ein Canaan-Datacenter. Dieses benötigt 5 Megawatt.

Das jünste Umspannwerk in Boden in unmittelbarer Nähe des ehemaligen Militärgeländes.
Das jünste Umspannwerk in Boden in unmittelbarer Nähe des ehemaligen Militärgeländes. (Bild: Ulrike Ostler/Vogel IT-Medien GmbH)

Noch ein Mining-Rechenzentrum

Die Avalon-Asiscs, die in der Helikopterhalle verbaut werden, entsprechen der Version 7.4.1. und übertreffen „normale“ GPUs und CPUs um den Faktor 100; diese Generation basiert auf 16 Millimeter-Technik und verfügt über persistentem Memory.

Diese spezialisierten Recheneinheiten interessieren Vlado Stanic (siehe: Abbildung 36), noch Unternehmerfrischling in Boden. Er hat etwa ein Drittel der Halle gemietet, in der Canaan untergebracht ist und ist begeistert von der Performance der Asics. Auch er ist im Krypto-Währungs-Mining-Geschäft und erhofft sich gegebenenfalls Unterstützung vom Technologiepartner.

Gestartet ist er allerdings in Wien. Dort war allerdings zu wenig Platz für Expansion, erläutert der Jungunternehmer. Auch die Behörden hätten nicht mitgespielt, und der Strompreis könne mit den in Boden angebotenen 5,5 Cent pro Kilowattstunde aus dem nahe gelegenen Kraftwerk nicht konkurieren. Über das Gesamtpaket Boden sagt er: „Die Partner vor Ort sind toll. Man bekommt Hilfe, egal ob es sich um Elektriker handelt oder die Bank.“

Doch das Krypto-Währungs-Mining zieht nicht nur Strom, sondern ist auch höchst volatil. So war der Hangar nebenan vor ein paar Monaten noch komplett mit Rechnern gefüllt, doch das Unternehmen ging pleite und die Hoffnung von Jan Olof Nylander, Planer und Chef des funkelnagelneuen Umspannwerks, dass jetzt 20 Megawatt und in Kürze 40 Megawatt liefern könnte, hatten sich zerschlagen. Doch die Boden Business Agency hat bereits einen neuen Mieter für die ehemalige Wartungshalle gefunden, beruhigt Lindh.

Wasserkraft

Neben dem niedrigen Energiepreis hat Rechenzentrumsbetreiber Hydro66 (siehe: Abbildung 44ff)noch eine ganz andere Triebfeder bewogen, sich in Boden niederzulassen: die Tatsache, dass sämtlicher Strom mithilfe von Wasserkraft erzeugt wird. Der 460 Kilometer lange Luleå-Fluss ist einer Hauptströme in Schweden und sorgt für 10 Prozent des gesamten in Schweden produzierten Stroms. Insgesamt stammen 45 Prozent aus Wasserkraft, 10 Prozent entfällt auf die Windenergie und für den Rest sind Atomkraftwerke zuständig.

Allerdings trägt der Fluss zugleich zu 60 Prozent der Stabilität bei. Um Strom zu gewinnen, braucht es Staustufen; die höchste ist rund 250 Meter hoch, die in Boden 13,5 Meter (siehe: Abbildung 12ff). Die Wasserreservoire ermöglichten drei Jahre lang Strom für Schweden zu gewinnen, müsse es denn sein. Zugleich können die verschiedenen Werke ihre Produktion aufeinander abstimmen.

Laut Nodepole-Manager Ohlund wurde vor gut 100 Jahren damit begonnen, die Wasserkraft des Luleå-Flusses zu nutzen, um die Eisenerz-Minen und -Hütten zu versorgen. Jetzt gibt es in Luleå selbst noch eine Industrie-Anlage und in der Nähe von Boden noch eine Mine.

Sicherheit und Nachhaltigkeit

Bei Hydro66 legen die Investoren Wert auf Nachhaltigkeit. Während die CO2-Bilanz in Deutschland für die Produktion einer Kilowattstunde aufgrund des hohen Anteils an fossilen Brennstoffen 450 Gramm Kohlendioxyd bedeutet, sind es für ganz Schweden 20 Gramm. Die Erzeugung von Strom mithilfe von Wasserkraft alleine entsprechen 0,4 Gramm Kohlendioxyd pro Kilowattstunde.

Büro- und Datacenter-Gebäude sind aus Leimholz gefertigt. Das brennt nicht so schnell, erläutert Treschow von Boden Datacenter Builders, die wie Professor Minde in die Planung und Konzeption involviert waren. So fertigte die Universität in von Luleå eine Studie über die Nutzung von Fernwärme. Noch ist die Trocknung von Hackschnitzeln im Gespräch, obwohl der entstehende Staub zu Problemen führen könnte, und der Bau von Gewächshäusern.

Obwohl diese Ideen noch diskutiert und evaluiert werden, unterscheidet sich Hydro66 dennoch in einigen Punkten von anderen Rechenzentren. Geplant ist eine Anordnung, die zumindest auf dem Plan an gegengleiche Rippen erinnert. Dabei sind die Giebelseiten durch einen Mitteltrakt aneinander gebunden oder verbunden.

Innovationen für Datacenter

In diesem Teil befindet sich etwa die Schwungrad-USV-Anlage, derzeit von Active Power, die dazu dient, die Zeit zu überbrücken, wenn eine der redundanten Stromzuleitungen ausfiele. Diese USV versorgt die gegenüberliegenden Rippen. Notstromanlagen etwa mit Dieselgeneratoren hingegen existieren nicht.

An den Außenwänden der Server-Räume sind adiabatische Kühler eingebaut. Das sind vergleichsweise kleine Module der Marke „Ecocool“, etwa geschirrspülergroß, die jeweils einzeln hinzu- oder abgeschaltet werden können und die speziell für Hydro66 entwickelt wurden. Die eingebauten Filter haben eine Lebensdauer von vier bis fünf Jahren und sind waschbar.

Hydro66 ist ein Co-Location-Rechenzentrum und eines der bis jetzt existenten Datacenter-Gebäude ist seit April komplett an einen deutschen Automobilhersteller vermietet, der den Raum für High-Performance Computing nutzt. „Überhaupt“, sinniert Lindh von der Business-Agentur, „mögen die Deutschen uns hier ober gerne.“ Sollten sich Interessenten melden, kann Hydro66 binnen 120 Tagen einen weiteren Bau, fertig zum Beziehen anbieten. Behördenhindernisse, fehlende Daten- oder Stromnetze oder Fahrtwege, sind dank der Vorabinvestitionen, die Boden getätigt hat, ausgeschlossen.

Allerdings, erinnert Treschow von den Boden Datacenter Builders daran, dass auch kaum länger Zeit bleibt. Der schwedische Sommer ist kurz.

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