Mit intelligenter Nutzung der Abwärme zu mehr Energieeffizienz im Data Center

Die Energieeffizienz eines Rechenzentrums lässt sich nicht nur über Kühlung und Stromverbrauch verbessern. Drei Beispiele von der CeBIT 2016.

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Data-Center-Design

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Die Energieeffizienz rückt beim Rechenzentrumsbetrieb immer mehr in den Fokus. Kein Rechenzentrumsbetreiber kann...

es sich heute mehr leisten, nicht zumindest mit einem Auge auf den Energieverbrauch seines Data Centers zu schielen.

Ein Großteil der Energie wird dabei gar nicht für den Betrieb des IT-Equipments verbraucht, sondern vielmehr für die Kühlung der immer leistungsstärkeren Hardware.

Während die großen Namen der Data-Center-Branche vor allem über eine Senkung der Wärmeentwicklung sowie über immer sparsamere Kühlmöglichkeiten zu energieeffizienteren Rechenzentren finden wollen, zeigten auf der CeBIT 2016 vor allem junge Unternehmen, dass das Problem der geringen Energieeffizienz auch abseits der Kühlung gelöst werden kann: Über möglichst CO2-neutralen Strom sowie über die intelligente Nutzung der Abwärme.

Windcloud: Energie aus dem hauseigenen Windpark

Das im April 2015 in Nordfriesland am nördlichsten Zipfel Deutschlands gegründete Start-up Windcloud geht hierbei den wohl direktesten Weg und hat als Energiequelle den örtlichen Windparkbetreiber Bürgerwindpark Reußenköge als Partner gewinnen können. Seit Dezember 2015 stehen den Kunden von Windcloud die IT-Services (Web-Hosting, virtuelle und dedizierte Server, Colocation und OpenStack-basierte Cloud-Services) inzwischen zur Verfügung, das noch recht junge Unternehmen verspricht dabei zu 100 Prozent lokal und durch erneuerbare Ressourcen erzeugte Energie.

Colocation-Kunden können ihren Strom derzeit zu 14 Cent pro kwH beziehen, intern rechnet das Start-up für seine eigene Infrastruktur mit einem Strompreis von nur 9 Cent pro kwH. Für ein Rechenzentrum mit einer Leistung von einem Megawatt geht Windcloud daher von einer jährlichen Ersparnis alleine durch die geringeren Stromkosten von knapp 1,5 Millionen Euro aus.

Um trotz der niedrigen Stromkosten so viel Energie wie möglich einzusparen, kommen bei Windcloud zusätzlich ARM-basierte Server zum Einsatz. Durch Canonicals LXD-Hypervisor soll zudem eine besonders hohe VM-Dichte erreicht werden.

Derzeit ist Windcloud vor allem auf der Suche nach neuen Kunden für sein Rechenzentrum, ausreichend Nachfrage vorausgesetzt soll dann in Kürze bereits ein zweites Projekt realisiert werden. Die grundlegenden Rahmenbedingungen mit einem zweiten Windparkbetreiber sollen bereits geklärt worden sein. Mit Strom aus erneuerbaren Energien erhöht Windcloud zwar nicht direkt die Energieeffizienz seines Data Centers, kann immerhin aber durch den geringen Strompreis einen enorm günstigen und dabei gleichzeitig umweltbewussten Rechenzentrumsbetrieb sicherstellen.

Cloud & Heat: Mit Abwärme Heizkosten sparen

Einen völlig anderen Ansatzpunkt zur Steigerung der Energieeffizienz hat Cloud & Heat gewählt. Das in Dresden ansässige Start-up dürfte eines der ersten dezentralen Rechenzentren Deutschlands betreiben, die einzelnen Server stehen also nicht zentral in einem großen Data Center, sondern verteilt überall in Deutschland, und das nicht nur in IT-Abteilungen, sondern zum Beispiel auch in Wohnanlagen oder Bürogebäuden.

Statt also ein riesiges Rechenzentrum kühlen zu müssen, kommt in den dezentral verteilten Server-Racks eine selbstentwickelte Wasserkühlung zum Einsatz, deren Abwärme direkt zur Senkung des Energieverbrauchs der lokalen Heizung genutzt werden kann. Hierzu gibt der geschlossene Kühlkreislauf die Wärme über einen Wärmetauscher an einen zweiten Wasserkreislauf ab, der dann direkt mit Vorlauf und Rücklauf des vor Ort vorhandenen Heizsystems verbunden werden kann und so die benötigte Heizleistung senkt.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der wassergekühlten Server von Cloud & Heat.

Bislang nutzte Cloud & Heat die Rechenkapazität der in sich geschlossenen Rack-Systeme hauptsächlich für sein eigenes Cloud- und Hosting-Angebot auf OpenStack-Basis. Die Kostenvorteile der effizienten Abwärmenutzung waren also die Hauptgründe, sich Server von Cloud & Heat ins Gebäude zu holen. Inzwischen, so Jens Struckmeier, CTO und Gründer von Cloud & Heat, übersteige die Nachfrage nach den wassergekühlten Server-Racks aber deutlich die Nachfrage nach den Cloud-Kapazitäten, weshalb vorerst keine weiteren Standorte erschlossen werden sollen.

Stattdessen bietet Cloud & Heat jetzt Unternehmen auch direkt die IT-Hardware an, um so über die effiziente Energienutzung auch Kunden zu gewinnen, die zwar keine Cloud-Migration planen, ihre eigene Infrastruktur aber erweitern oder erneuern wollen. Da herkömmliche Server nicht für die Wasserkühlung geeignet seien, so Jens Struckmeier weiter, handelt es sich nicht nur bei der Wasserkühlung, sondern auch bei den von Cloud & Heat vertriebenen Servern um selbst entwickelte und in Deutschland in Auftragsfertigung hergestellte Server. Zum Einsatz kommen hier Intel-X86-Chips – Storage und Netzwerk-Switches wiederum sind Standardhardware.

Cloud & Heat sorgt also einerseits über die Wasserkühlung der Server für eine hohe Energieeffizienz der Rechenzentren, da so sämtliche mechanische Kühlsysteme unnötig werden. Zweitens wird die Abwärme über den Wärmetauscher auch sehr effizient zur Senkung der verbrauchten Heizenergie verwendet.

ecologic datacenters: Gewächshaus statt Rechenzentrumskühlung

Eher visionär als wirklich praktikabel wirkt dagegen der Plan des irischen Unternehmens ecologic datacenters, demzufolge die Abwärme großer Rechenzentren ebenfalls über die Wasserkühlung für den Betrieb von Gewächshäusern genutzt werden soll. Ein erstes Projekt soll derzeit im irischen North Wicklow Technology Park nahe Newtown Mount Kennedy entstehen und nach Unternehmensangaben das größte Data Center der Welt werden.

Kein Wunder also, dass hierfür ein Platzbedarf von mehr als zehn Hektar Land benötigt wird, rund um das Rechenzentrum soll die anvisierte Abwärme von 150 Megawatt in riesigen Gewächshäusern kostengünstige Energie für den Gemüseanbau liefern. So ambitioniert wie das Projekt klingt, so wenig realistisch scheint auch die tatsächliche Umsetzung. Brian McDonagh jedenfalls, CEO von ecologic datacenters, spricht jetzt schon lieber von neuen, noch größeren Projekten in China. Dort, so Brian McDonagh, „seien so große Projekte wesentlich einfacher umzusetzen als in Europa“.

Trotzdem zeigen gerade die handfesten Lösungsansätze von Windcloud und Heat & Cloud, dass es durchaus Wege hin zum umweltbewussten Betrieb von Rechenzentrum gibt und diese nicht zwangsläufig im direkten Zusammenhang mit Stromverbrauch und Kühlleistung stehen müssen.

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Artikel wurde zuletzt im März 2016 aktualisiert

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