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Nachhaltige IT

Auf dem Weg zum Energieeffizienz-RZ

30.11.2021
Rund ein Prozent des weltweiten Energieverbrauchs entfällt auf die Rechenzentren. Doch inzwischen gibt es Unternehmen, die mit gezielten Maßnahmen gegensteuern.
Hochspannungstransformatoren könnten bei der RZ-Stromversorgung bald ausgedient haben. Brennstoffzellen sind beispielsweise kleiner, schneller aufgebaut und CO2-sparender als fossile Primärenergien.
Hochspannungstransformatoren könnten bei der RZ-Stromversorgung bald ausgedient haben. Brennstoffzellen sind beispielsweise kleiner, schneller aufgebaut und CO2-sparender als fossile Primärenergien.
Foto: luchschenF - shutterstock.com

Nachhaltigkeit ist für viele IT-Organisationen zu einem wichtigen Kriterium beim Einkauf und Ressourcing geworden. Eine IDG-Studie hat ergeben, dass 90 Prozent der befragten Unternehmen Nachhaltigkeit bereits zu einer Priorität in ihren IT-Abteilung gemacht haben. Ein bedeutender Faktor ist hierbei der Stromverbrauch. So ist der weltweite Energiebedarf aller Rechenzentren im vorigen Jahr erneut leicht um 0,4 Prozent auf 190,9 Terawattstunden (tWh) angestiegen. Deutschland steht dabei schlechter da, denn laut einem Sachstandsbericht des Bundestages ist der Energiebedarf bei uns im Vergleich zum Vorjahr um sieben Prozent auf 16 Milliarden kWh angestiegen.

Energieeffizienz: Auf dem Weg zu 1,0 PUE

Die Effizienz einer IT-Infrastruktur wird mit dem "Power Usage Effectiveness"-Wert angegeben (PUE). Er errechnet sich als Quotient aus dem Gesamtenergieverbrauch des Rechenzentrums, geteilt durch den Energieverbrauch aller IT-Komponenten. Ein PUE von 1,5 gilt als effizient und bei "normalen" Rechenzentren kann durch moderne Technik ein Wert von 1,3 oder niedriger erreicht werden. Intel konnte beispielsweise bei seinem IT-Rack-Design die Leistungsdichte steigern, sodass bis zu 70 Prozent mehr Rack-Platz bei gleicher Stellfläche verfügbar ist. Zusammen mit einer innovativen Kühlstrategie konnte eine Kühldichte von 110 W/qm erreicht werden - das ist etwa zehnmal höher als der Branchendurchschnitt.

Der PUE-Wert verbessert sich, je größer ein Rechenzentrum ist, weil dann der Anteil des Energie-Overheads relativ kleiner wird. Insofern sind die Hyperscaler mit ihren Server-Farmen deutlich im Vorteil. Google berichtet beispielsweise, dass man über alle RZ hinweg auf eine PUE von 1,1 kommt. Und diese Energie stammt zunehmend aus erneuerbaren Energien. Bis 2030 will man in allen Rechenzentren ausschließlich CO2-frei erzeugten Strom nutzen.

Google: Mit neuer Technologie nachhaltiger

Google und Intel arbeiten auf dem Gebiet der Nachhaltigkeit eng zusammen. Beispielsweise hat Google schon sehr früh die N2-VMs in seinen Cloud-Rechenzentren auf die neuen skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren der 3. Generation aufgerüstet. Diese laufen mit einer Basisfrequenz von 2,6 GHz, beziehungsweise 3,4 GHz im Turbo-Modus. Sie bieten ein um 30 Prozent günstigeres Preis-Leistungs-Verhältnis im Vergleich zu den VMs mit Xeon-Prozessoren der 2. Generation. Doch nicht nur das Preis-Leistungs-Verhältnis hat sich mit den neuen Prozessoren verbessert - auch die Produktenergieeffizienz ließ sich deutlich steigern, da jetzt viel mehr Workload bei nur geringem Strommehrbedarf abgearbeitet werden kann. Und Intel hat auf diesem Gebiet noch viel vor: Bis 2030 soll die Produktenergieeffizienz der Server-Prozessoren um das Zehnfache gesteigert werden.

Intel: Brennstoffzellen als Primärenergie

Neben dem Fokus auf nachhaltigere Prozessoren, Kühltechniken und dem Rack-Design arbeitet Intel auch intensiv an der Verbesserung der Primärenergie für Rechenzentren. Hierzu setzt man auf die Brennstoffzellen-Technologie. Inzwischen werden am Intel-Hauptsitz in Santa Clara, USA, sowie in der Niederlassung in Bangalore, Indien, Brennstoffzellen für die Stromversorgung der RZ eingesetzt. Hierbei wird Erdgas nach dem Prinzip der kalten Verbrennung genutzt. Diese Systeme bieten viele Vorteile gegenüber anderen Primärenergien: Zuverlässige Stromversorgung, skalierbare modulare Installation, kurze Bereitstellungszeiten sowie niedrige PUE-Werte aufgrund der Eliminierung von ineffizienten USVs, Transformatoren und Dieselgeneratoren. Vor allem aber ist bei der kalten Verbrennung der CO2-Ausstoß etwa 50 Prozent geringer als bei der heißen Verbrennung. Hinzu kommt: "Ähnlich wie Silizium beim Moorschen Gesetz, reduzieren Brennstoffzellen kontinuierlich Größe und Kosten, bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades", sagt Hannes Schwaderer, Country Manager bei Intel Deutschland.

In Santa Clara hat Intel zwei Module installiert. Das eine hat eine Kapazität von einem Megawatt und war das Pilotprojekt. 2018 kam eine weitere Einheit mit fünf Megawatt hinzu. Beide haben den Netzanschluss zwar nicht abgelöst, doch dient dieser nur noch zur Abdeckung von Bedarfsspitzen. Im Jahr 2020 und im ersten Halbjahr 2021 lag die Brennstoffzellenverfügbarkeit in Santa Clara bei 100 Prozent. Das heißt, es gab anderthalb Jahre keine Ausfallzeiten - ein Wert, der mit den unsicheren US-Stromnetze unerreichbar ist.

Am Intel-Standort in Bangalore stützt man sich ebenfalls auf Brennstoffzellen als primäre Energiequelle ab. Etwa 65 Prozent des Strombedarfs des dortigen Campus wird von einer Brennstoffzelle abgedeckt, und zwar sowohl in einer netzparallelen als auch in einer netzunabhängigen Konfiguration. Dort hat der Einsatz der Brennstoffzellen den Dieselverbrauch deutlich gesenkt und somit einen wesentlichen Beitrag zur Nachhaltigkeit und zur Verbesserung des CO2-Abdrucks geleistet.

Fazit

Intel ist bei der Nachhaltigkeit von IT führend. Darüber hinaus hat sich das Unternehmen verpflichtet bis 2030 den gesamten weltweiten Energiebedarf aus erneuerbaren Quellen abzudecken. Das hört sich ehrgeizig an, doch Intel ist auf einem guten Weg: "Allein im Jahr 2020 konnten wir die Nutzung von erneuerbaren Energien von 71 auf 82 Prozent erhöhen und gleichzeitig 161 Millionen kWh einsparen", freut sich Hannes Schwaderer über die erfolgreiche Zwischenbilanz.

Alles über Intels Umwelt-Engagement erfahren sie hier.