Juni 2011

ECO IT-Zukunft im Rechenzentrum

Energiefahrplan der Bundesregierung rückt Energieeffizienz in die Mitte.Experten rechnen mit einem drastischen Anstieg der Kühlkosten durcherforderliche IT/K Strukturen bei Rechenzentren. In einem Eigenversuchzur Kühlung von Serverräumen durch oberflächennahe Geothermieerprobt, kann der Energieverbrauch über 90 Prozent reduziert werdenund findet bereits nach kurzer Zeit immer mehr Anwendung.

Die durchschnittliche PowerUsage Effectivness (PuE) giltals Kennzahl der Energieeffizienz vonRechenzentren.Spezialisten derBranche gehen davonaus, dass bis 2015 beieinem Serverschrankein Wert von 1,2 undbei einem großenRechenzentrum von1,6 erreicht werden kann.(s. Abb.1) Quelle-UBA

Die Geothermie, hinlänglichbekannt als regenerativeEnergiequelle mit hohemPotential für kostengünstigeund umweltfreundlicheEnergie- und Wärme- gewinnung, kann bereitsheute auf einfachsteWeise die Effizienzzieleerreichen. Genutzt wirddabei das oberflächenna-he Grundwasser wie einefindige und fördermittel-freie Idee zur Nutzungneuer Anwendungsfelderfür die Geothermie zeigt.In Celle haben sichAnfang 2009 drei Techno-logie-Partner, DELTA plusDatensysteme GmbH,Celler Brunnenbau GmbH& Co. KG sowie die RittalGmbH & Co. KG, zusam-mengefunden und eineLösung zur Kühlung vonServerschränken mittelsGeothermie entwickeltund realisiert.

Die in Erdtiefen von biszu ca. 100m vorhandene mitt-lere Temperatur von ca. 12-16° Celsius unterliegt in die

sen Tiefen keinen jahreszeitli-chen Schwankungen. Durch

spezielle Erdsonden Bohr-ungen ist es technologischzudem meist unproblema-tisch, dieses Temperatur-niveau für die Kühlung vonRechenzentren zu nutzen. Beider so genannten GeoCool®

Lösung werden zwischen dieServerschränke spezielle

Wärmetauscher Module ange-reiht über welche dann dieaufbereitete Kühlluft von vorn

auf die Server und IT-Infrastruktur definiert zuge-führt wird. Dieses Verfahrenhat u.a. den Vorteil, dass dieServerschränke selber keinenKontakt zu wasserführendenKomponenten haben könnenund somit im Fall einer Leck-age oder anderen Undicht-igkeiten keine Gefahr für dieIT Geräte besteht. Der ver-bleibende Anteil an Strom-kosten für die Kühlung redu-ziert sich lediglich auf dieVersorgung der Zirkulations-pumpen sowie hocheffizienteVentilatoren. Dieser Anteilbeträgt erwartungsgemäß nureinen Bruchteil derjenigenKosten, die für Klima- undKühlgeräte klassischer Bauartund Technologie aufgewendetwerden müssen. Die Kühlungselber und der Betrieb der

wartungsfreien geothermi-schen Komponenten erzeu-gen keine laufenden Kosten

GeoCool® - Kühlen ohne StromGeothermisch gekühlte Rechenzentren mit PuE unter 1,1

Bild: Schema geothermische Kühlung

und stellen damit eineumweltfreundliche, überzeu-gende und enorm kostenspa-rende Alternative zu klassi-scher Kühlung dar.

"Der extrem lange und auchin Norddeutschland rechtstrenge Frost des Winters2009/2010 mit bis zu -18°Celsius war eine perfekteBewährungsprobe für dieBohrungs-, Pumpen- undZuleitungstechnik und wiesüberzeugend nach, dassdiese Art der Kühltechnikauch extremsten Witterungs-bedingungen Stand hält.Innerhalb der ersten beidenBetriebsjahre wurde mit

GeoCool® eine Stromer-sparnis von über 94% erzielt.Positive Nebeneffekte dieserMethode sind der praktischgeräuschlose Betrieb, diegeringe Wartungsanfälligkeitund die stabile Kühlung derServer mit bis zu 15kW/hKälteleistung pro Server-schrank. Der so in der Pilot-anlage erreichte PuE von 1,06bedeutet dass über 90Prozent der in das Rechen-zentrum eingespeistenEnergie die Server erreicht. Inherkömmlich gekühltenRechenzentren liegt dieseQuote oft nur bei 50 Prozentoder gar noch weniger",beschreibt Jörg Krueger,Geschäftsführer der DELTAplus Datensysteme GmbH dieVorzüge.

Bereits im letzten Jahr stießGeoCool® auf großesInteresse und wurde in Berlinzum GreenIT Award 2010nominiert. Bei der im zurück-liegenden Mai stattgefunde-nen Preisverleihung des

Deutschen Rechenzentrums- preises wurde diese Lösungsogar mit dem Publikumspreisin der Kategorie "InnovativeRechenzentrums-Anwend-ungen" ausgezeichnet. Diediesjährige CeBIT 2011 bestä-tigte das Erfolgskonzept vonDELTA plus und CellerBrunnenbau im Rahmen desGemeinschaftsstandsNiedersachsen. So freute sichJörg Krueger über dieBesuche des Niedersächs-ischen FinanzministersHartmut Möllring sowie seinesKollegen, dem Wirtschafts-minister Jörg Bode auf demeigens für GeoCool® errichte-ten Messestand und über einegroße Zahl von Anfragen vonUnternehmen und Komm-unen: "GeoCool® birgt - vorallem im Hinblick auf die aktu-elle Energiediskussion - gro-ßes Einsparpotential fürWirtschaft und die öffentlicheHand. Als umweltfreundliche,nachhaltige und fast CO2neutrale Lösung kann unserAnsatz die Stromkosten fürden Betrieb von Rechen-zentren und Serverräumengewaltig senken und eineRessourcen schonendeAlternative zu klassischerKühlung werden", führtKrueger weiter aus. DerGeothermie Fachmann DirkWietfeldt, Geschäftsführer derCeller Brunnenbau GmbH &Co. KG ergänzt: "Wir habengezeigt, dass sich Geothermiebestens für eine umwelt-freundliche und kosteneffi-ziente Klimatisierung vonRechenzentren eignet". BeideUnternehmen sind ausgewie-sene Experten auf demGebiet der Geothermie undMitglied des Celler Vereines

GeoEnergy e.V., einemKompetenznetzwerk mitFocus auf die technologischeEntwicklung sowie die sichereund wirtschaftliche Nutzungder Geothermie.

"Der heiße Sommer 2008brachte die Kühlung unsererRechnerzentrale an dieLeistungsgrenze" erinnert sichDr. Christoph Ganzer,Prokurist der CellerBrunnenbau GmbH & Co. KGan den Projektstart.

"Die in unserem Rechen- zentrum noch 2008 vorhande-ne Klimatisierung erschienuns nicht nachhaltig, extremenergieintensiv und zudemnicht redundant ausgelegt.Wir fragten uns daher ob wirunsere Erfahrungen aus demBrunnenbau und der Geo-thermie zu nutzen machenkönnten. Unsere Markt-recherche in Deutschlandergab dass eine geothermi-sche Kühlung für Rechen-zentren noch nicht angebotenwurde. Wir haben uns dahermit unserem IT-Partner undRechenzentrum SpezialistenDELTA plus DatensystemeGmbH zusammengesetzt undin Kooperation eine Lösungunter Einbindung geothermi-scher Energievorkommen zurvollständigen Kühlung vonServern und Rechenzentrenentwickelt -wir nennen es"GeoCool®". In einem unbü-rokratischen und fördermittel-freien Projekt entstand einGesamtprodukt das unseremAnspruch an Nachhaltigkeit

Von der Eigennutzungzur Systemlösung

und Energieeffizienz mehr alsgerecht wurde. Bereits imFolgejahr konnten wir sounsere Rechnerzentralekostengünstig und umwelt-freundlich kühlen und erreich-ten so eine signifikanteBetriebskosteneinsparung vonüber 90%." führt Ganzer wei-ter aus.

Nachgefragt bei Jörg Krueger:

Ab welcher Größe könnenRechenzentren Ihre Lösungeinsetzen?Grundsätzlich ist fast jedeGröße denkbar. Voraus- setzung ist immer eine ent-sprechende geologischeEignung und genug Aussen-fläche oder Grundfläche fürdas Erdsondenfeld.

Ab welcher Leistungsklasselohnt sich der Einsatz derGeothermielösung?Bereits ab 3 kW/h lohnt derEinsatz von GeoCool®. Dasentspricht in etwa einemServerschrank. Selbst bei sokleinen Installationen kann derROI bei unter 5 Jahren liegen.

Laufen derzeit weitereProjekte?Es laufen zurzeit 8 weitereProjekte in den Größen-ordnungen 5 - 250 kW/h

Könnte der Stromverbrauchüber eine PV-Kombinationabgedeckt werden?Durchaus, muss aber überUSV und Parallelversorgungabgesichert sein!

Wie sind Ihre Erfahrungen beider Genehmigungspraxis?In der Regel unproblematisch

sofern der potentielle Kundenicht in einem Wasserschutz-gebiet der obersten Klassenangesiedelt ist. Dennoch gibtes regionale Unterschiedeund Affinitäten zur Geotherm-ie. Grundsätzlich geht derPlanungsphase die Erkun-dungsphase voraus. In dieserwird mittels GRT (geo respon-se test) und einer thermohy-drodynamischen Simulationdas geplante Erdsondenfeldprognostiziert. Die Erkun-dungsphase beinhaltet auchdie vollständige genehmi-gungstechnische Abwicklungfür den Kunden. DiesesDienstleistungspaket kann derKunde als "Rundum-sorglos-Paket" von DELTA plus erhal-ten.

NachhaltigeRechenzentren

Mit den Auswirkungen dervernetzten Welt hinsichtlichEnergieeffizienz - FaktorKühlung, befasst sich Dr.Ralph Hintemann SeniorResearcher vom BorderstepInstitut für Innovation undNachhaltigkeit gemeinnützigeGmbH, der in den letztenJahren verschiedene IT-Projekte auf Nachhaltigkeitgeprüft hat und bestätigt, dassbei den kommenden Anforder-ungen an mehr Rechner- leistung, Datenmanagementund Virtualisierung moderneRechenzentren am ThemaEnergieeffizienz nicht vorbei-kommen werden.

Welchen Trend sehen Sie beider IT-K Entwicklung?"Die IT-Ausstattung wird inden nächsten 5 Jahren weiter -hin sehr deutlich zunehmen.

In Deutschland und weltweitwird die Zahl der sehr großenRechenzentren stark anstei-gen. Hierfür ist insbesondereder Trend zum Cloud Comp-uting verantwortlich. Wirschätzen, dass schon heute1/3 der weltweit verkauftenServer in die Rechenzentrender großen Cloud Anbieterwandert.

Welche Rolle sehen Sie beider Standortauswahl?Für die Standortwahl von gro-ßen Rechenzentren sindheute die Energiekosten undauch regulatorische Beding-ungen von entscheidenderBedeutung. Standorte mitniedrigen Außentemperaturenwerden bevorzugt, da dieKühlung der Rechner derzeitmehr als 30% der gesamtenEnergiekosten verursacht.

Welche kommendenHerausforderungen sehen Siefür Betreiber?Künftig werden die Energie-kosten eine immer größereRolle spielen. Seit dem Jahr2000 hat sich Energiebedarfder Server und Rechen zen-tren fast verdreifacht. Die wei-ter zu erwartenden Leistungs-zuwächse der IT und die starkansteigenden Datenmengensprechen dafür, dass dieEntwicklung so weiter geht.Die Rechenzentren derZukunft werden flexibler undmodularer aufgebaut. Diesverlangt kombinierteLösungen von IT- und Facility-Management. Betreiber alsauch Gebäudeplaner solltendaher bei Neubau auf eineengere Vernetzung derGewerke Klima-Gebäude-technik und IT-Infrastrukturuntereinander achten.

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Ansprechpartner:Technik:

DELTA plus Datensysteme GmbHGeschäftsführer: Jörg KruegerBrigitta 1529313 HambührenTelefon: +49 (0) 5084/9323-0Fax: +49 (0) 5084/9323-23Weiterführende Informationen und Beratungzu dieser Lösung unter 05084 / 9323-0 odergeocool@dplusd.net.www.dplusd.net

Borderstep Institut für Innovation undNachhaltigkeit gemeinnützige GmbHDr. Ralph HintemannSenior ResearcherClayallee 323D-14169 Berlin, GermanyTel. +49.(0)30.306 45-1005Fax +49.(0)30.306 45-1009E-Mail: hintemann@borderstep.dewww.borderstep.de

Bilder:Titelbild: STRATOEine STRATO Mitarbeiterin untersucht die Klimatisierung imServerraum mit einer Wärmebildkamera.

DELTA plus Datensysteme GmbH,PuE Werte: UBA/Borderstep Institute

Der ITK-bedingte Stromverbrauch inDeutschland ist von 38 TWh im Jahr 2001im Jahr 2007 auf etwa 55 TWh gestiegen.Stärkstes Wachstum ist hier bei den IKT -Infrastrukturen Servern und Rechen- zentren zu verzeichnen. Im Rahmen von IT2Green investierenIndustrie und Politik insgesamt 60 Mio.Euro in Forschungsprojekte sowieBegleitforschung. Davon steuert dasBundesministerium für Wirtschaft undTechnologie bis zu 30 Millionen Euro bei.Ziel von IT2Green ist es, den Stromver-brauch von Informations- und Kommuni-kationstechnologien (IKT) in Rechen-zentren, Telekommunikationsnetzen sowieBüro- und Heimanwend- ungen zu sen-ken.