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Steigerung der Energie-Effizienz durch die richtigen Kabel? Wie Rechenzentrumsbetreiber ihren CO2-Fußabdruck minimieren

| Autor / Redakteur: Cindy Ryborz* / Ulrike Ostler

Klimaschutz ist eines der wichtigsten und öffentlichkeitswirksamsten Themen der letzten Jahre. Während viele Aktivist*innen ihre Bemühungen auf die Automobil- und Luftfahrtindustrie konzentrieren, prognostizieren einige Studien, dass die Rechenzentrumsindustrie die globale Luftfahrt in Bezug auf CO2-Emissionen schon bald überholen könnte.

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Cindy Ryborz von Corning zeigt auf, dass es nicht nur in der Theorie, sondern auch in der Praxis viele Stellschrauben für mehr Energie-Effizienz in Rechenzentren gibt. Die Wahl bei den Kabeln gehört dazu.
Cindy Ryborz von Corning zeigt auf, dass es nicht nur in der Theorie, sondern auch in der Praxis viele Stellschrauben für mehr Energie-Effizienz in Rechenzentren gibt. Die Wahl bei den Kabeln gehört dazu.
(Bild: © Oleg - stock.adobe.com)

Das ist durchaus plausibel. Schon heute machen Rechenzentren weltweit mehr als zwei Prozent des Stromverbrauches aus – und das Datenaufkommen wird mit der fortschreitenden Entwicklung von 5G und IoT künftig weiter stark zunehmen. Da immer mehr digitale Daten gespeichert werden müssen, steigt auch der Strombedarf für die Kühlung und Versorgung der Infrastruktur, um diesen Informationsfluss zu unterstützen.

Fest steht, dass die gesamte Branche nachhaltiger werden muss. Deshalb sucht die Rechenzentrumsindustrie ständig nach Wegen, um Energie-effizienter zu werden. Und tatsächlich gibt es echte Innovationen, sowohl technischer als auch anderer Art, die den Klimawandel direkt angehen.

Für Nachhaltigkeit gebaut

Mit der wachsenden Beliebtheit von Co-Location-/Multi-Tenant-Rechenzentren und Cloud Computing erleben wir, dass viele Unternehmen bereits einen Wechsel vollziehen. Sie migrieren von älteren, Energie-intensiveren Standorten in neue, speziell gebaute Rechenzentren, die viel nachhaltigere Verfahren und Technologien anwenden.

Co-Location-Rechenzentren haben ihre eigenen Herausforderungen in Bezug auf das Energie-Management. Dadurch, dass Mieter ihre Server unabhängig voneinander verwalten, entstehen Ineffizienzen. Viele Betreiber setzen sich allerdings aktiv für nachhaltige Praktiken und Lösungen ein.

Nehmen wir zum Beispiel das „LD6“-Datenzentrum von Equinix mit Sitz in Slough, England. Es verfügt über indirekte Verdunstungskühlung und Wärmetauscher, Regenwassernutzungs- und Luftaufbereitungsanlagen und nutzt zudem eine unterirdische Wasserquelle für das Kühlsystem. Durch den Einsatz dieser Technologien wird LD6 während fast 85 Prozent des Jahres mit natürlicher Luft gekühlt. Solche nachhaltigen und energiesparenden Systeme setzen sich in immer mehr Märkten weltweit durch.

Häufig kann eine Steigerung der Energie-Effizienz schon durch die Wahl der richtigen Kabel erreicht werden. Mit Altice Portugal arbeiteten wir von Corning zusammen an einem hochmodernen Rechenzentrum in Covilhã (siehe: „90 Millionen Euro und viele gute Ideen für ein effizientes Datacenter; Das schönste Rechenzentrum steht in Portugal“), in dem wir unser vorkonfektioniertes „Edge“-System verwenden. Die vorkonfektionierten Edge-Trunks versetzen Altice Portugal in die Lage, die Energiedichte der Racks zu maximieren und so die Effizienz zu steigern. Damit ist das Rechenzentrum zukunftsfähig und für künftige Updates gerüstet.

Der Standort ist entscheidend

Eine kluge Standortwahl kann ebenfalls zur Reduzierung von Emissionen beitragen, und viele Unternehmen lassen sich deshalb in Gebieten mit einfachem Zugang zu erneuerbaren Energien nieder. Eine andere Möglichkeit ist es, Rechenzentren zum Beispiel in ehemaligen Bergwerken mit einer konstanten Lufttemperatur und Zugang zu kaltem Wasser anzusiedeln.

Green Mountain beispielsweise baute ein Rechenzentrum im Inneren eines Berges auf einer Insel in einem abgelegenen norwegischen Fjord (siehe: „Datacenter-Betreiber Green Mountain setzt auf das Victaulic-Rohrsystem Norwegen: Das nachhaltige Rechenzentrum im NATO-Munitionslager“. Die 21.000 Quadratmeter große Anlage mit sechs in den Berg gebauten Hallen und mehreren separaten Kundenräumen nutzt 100 Prozent erneuerbare Wasserkraft und die effiziente Kühlung des angrenzenden Fjords.

So erreicht die Anlage einen PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) von weniger als 1,2 – weit unter dem Branchendurchschnitt von 1,67. Dieser Wert setzt den gesamten Energieverbrauch eines Rechenzentrums in Relation zum Energieverbrauch der IT-Infrastruktur. Je näher der Wert Richtung 1,0 geht, desto effizienter ist das Rechenzentrum.

Das Facebook-Rechenzentrum in Luleå liegt in einer noch extremeren Klimazone in Nordschweden. Es nutzt die kühlen Luft- und Meerestemperaturen der Region nahe des Polarkreises und erreicht so einen PUE-Wert von nur 1,07.

Auf der anderen Seite gibt es auch Betreiber, die Rechenzentren in Wüstenumgebungen errichten, wie das Ebay-Rechenzentrum in Phoenix, USA. Ausgeklügelte Kühlsysteme und die Vorteile der trockenen Wüstenluft machen diese Orte überraschend effektiv – und schützen zugleich vor möglichen Naturkatastrophen wie Überschwemmungen.

Intelligente Technologie-Auswahl

Künstliche Intelligenz, insbesondere Machine Learning, wird mittlerweile von vielen großen Unternehmen eingesetzt, um die Energie-Effizienz in Rechenzentren weiter zu verbessern. Google hat beispielsweise „Deepmind Machine Learning“ in seinen Rechenzentren implementiert und dadurch den Energieverbrauch allein für die Kühlung um bis zu 40 Prozent gesenkt.

Die Implementierung wurde zu Beginn noch von Menschen umgesetzt und dann zu einem KI-System weiterentwickelt, das die Kühlung direkt steuert und von den Betreibern der Google-Rechenzentren lediglich beaufsichtigt wird. Einige Jahre später, bereits 2019, erreichte die jährliche Stromverbrauchseffektivität aller Google-Rechenzentren weltweit mit einem PUE-Wert von 1,10 ein Rekordtief.

Bisher scheint es, als würden vor allem große Namen wie Google auf diese Art der Energie-Effizienz setzen, doch mittlerweile gibt es Anzeichen dafür, dass sich die gesamte Branche in diese Richtung bewegt.

Wo stehen wir jetzt?

Eine kürzlich von Forschern der Northwestern University Illinois, USA, durchgeführte Studie stellt eines der bisher detailliertesten Modelle für die globale Energienutzung in Rechenzentren dar. Sie ergab, dass tatsächlich immer mehr Daten verarbeitet werden. Die Effizienzsteigerungen der Rechenzentrumsindustrie halten mit dieser Nachfrage aber Schritt. So ist der Energieverbrauch der Branche im letzten Jahrzehnt in etwa gleichgeblieben.

Vorerst beeinflussen also vor allem die Nachhaltigkeitsinitiativen der weltweit führenden Rechenzentrumsunternehmen den CO2-Fußabdruck der Branche positiv. Das bedeutet aber nicht, dass sich der Rest auf diesen Lorbeeren ausruhen kann. Die Studie macht schnell deutlich, dass mit der steigenden Nachfrage die Anstrengungen in der gesamten Branche intensiviert werden müssen, um einen stark steigenden Energieverbrauch in Zukunft zu vermeiden. Die Forscher sehen hier auch politische Entscheidungsträger in der Verantwortung.

Die Bekämpfung des Klimawandels ist die größte Herausforderung unserer Zeit und erfordert, dass jeder seinen Beitrag leistet. Für Rechenzentrumsbetreiber werden kontinuierlicher Wissensaustausch und Innovation eine entscheidende Rolle spielen, um den Energiebedarf datenintensiver Technologien wie 5G und IoT in den kommenden Jahren zu reduzieren. Die technischen Möglichkeiten dafür sind teilweise schon vorhanden – jetzt kommt es darauf an, sie flächendeckend einzusetzen und konsequent weiterzuentwickeln.

* Cindy Ryborz ist Marketing Manager DC EMEA bei Corning Optical Communications.

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