In Zukunft ohne Kompressor

Energieeffiziente Kühlung im Rechenzentrum

5. Juni 2014, 13:36 Uhr | Corinne Schindlbeck

Realistisch für neue Rechenzentren sind heute PUE-Werte von 1,2. Damit entsteht ein Strombedarf für die Kühlung und die übrige Infrastruktur, der bei 20% des Strombedarfs für die IT liegt. Bei vielen älteren, nicht-renovierten oder schlecht ausgelasteten Rechenzentren hingegen findet man PUEs zwischen 2 und 3 oder sogar darüber.

Geht es um die energetische Verbesserung in Rechenzentren, liegt vor allem die optimale Nutzung von freier Kühlung im Trend. Daneben sehen die großen Hersteller einen Katalog an weiteren Maßnahmen, wie das optimale Zusammenspiel der Komponenten. Insgesamt gesehen lassen sich so Einsparungen von 50% und mehr erreichen.

Der Gesamtenergieverbrauch aller Rechenzentren in Deutschland lag im Jahr 2013 nach Borderstep bei etwa 10 TWh. Die Klimatechnik hatte dabei einen Anteil von 3,5 TWh. Bei einem mittleren PUE-Wert (Power Usage Effectiveness. Der PUE-Wert geht auf das Green Grid Konsortium zurück und setzt den Gesamtstromverbrauch eines Rechenzentrums ins Verhältnis zum Energieanteil, der von der IT - unter anderem Server, Speicher, Netzwerke - selbst verbraucht wird. Dabei steht der Verbrauch der IT im Nenner, der Gesamtstromverbrauch im Zähler.) von rund 2 verbraucht die Klimatechnik 37% der Gesamtenergie.

Wie Dr. Peter Koch ausführt, Vice President Engineering&Product Management, Racks&Integrated Solutions bei Emerson Network Power, sind die ITK mit Server, Storage, Switches etc. und die Klimatechnik die beiden weitaus größten Verbraucher im Rechenzentrum. Moderne Datacenter erreichen hingegen wesentlich bessere Werte: »Bei einem durchschnittlichen Datacenter mit hoher Auslastung und einem Alter von circa fünf Jahren entfallen nur etwa 28% der insgesamt aufgewendeten Energie auf die Kühlung“, so Koch.

Weitere 8% der Energie werden für die Luftumwälzung, 5% für die unterbrechungsfreie Stromversorgung, 4% für die Energieverteilung und etwa 1% für die Beleuchtung benötigt. Damit stehen in modernen Rechenzentren 54% der Gesamtenergie der IT zur Verfügung, Tendenz steigend.

Wo sehen die Hersteller die größten Einsparpotenziale? Für Norbert Keil von Schneider Electric stecken sie in der Nutzung alternativer Kühlquellen – etwa indem mechanische Kühlung durch freie Kühlung ersetzt wird.

Dann, so Keil, seien Einsparungen in der Größenordnung von 50% und mehr zu erzielen. Die Erhöhung der Lufttemperaturen an modernem IT-Equipment - und somit die Ausnutzung der in der aktuellen ASHRAE-Richtlinie freigegebenen Betriebsparameter – böte weiteres Einsparpotential. Im Vergleich zu älteren Installationen könne hierdurch bis zu 30% Kühlenergie eingespart werden.

Nochmals bis zu 20% seien mit neuer Gerätetechnik gutzumachen: mit optimierten Wärmetauschern, Ventilatoren und drehzahlgeregelten Antrieben sowie intelligenten Regel- und Steuersystemen. Die Optimierung der Kühlluftströme innerhalb der IT-Bereiche und die konsequente Trennung von Versorgungs- und rückströmender Luft böten laut Keil nochmals bis zu 15% Energieersparnis.

»Wir setzen bei Schneider Electric auf modulare Systeme. Sie erlauben die genaue Anpassung der Gerätetechnik an den Bedarf des IT-Betriebs. Überdimensionierung wird vermieden, und Einsparungen von 15% sind realisierbar.«

Im Rechenzentrumsbetrieb notwendige Redundanzen würden im Optimalfall zur Vergrößerung der Wärmetauscherflächen und somit zur Reduzierung des Energieaufwands genutzt. Hierdurch könnten nochmal 10% eingespart werden.

Natürlich sei das Einsparpotential immer vom Startpunkt abhängig: »Ein altes, bislang nicht optimiertes Datacenter mit idealem Standort bietet das größte Einsparpotential«, erklärt Keil. Eine Kombination der beschriebenen Maßnahmen sei äußerst sinnvoll und notwendig, jedoch könne man die genannten Potentiale nicht 1:1 addieren. Bei einer durchschnittlichen Installation sei dennoch von einem Einsparpotential von mehr als 60% der für die Kühlung aufgewendeten Energie auszugehen.

Auch für Dr. Peter Koch von Emerson Network Power hängt das Einsparpotenzial im Wesentlichen von der Ausgangssituation ab: Bei maximaler Optimierung könne man zwischen 1,1 (i.d.R. größere Standorte) bis 1,2 (kleinere Anlagen) erreichen, sagt der Senior Vice President Engineering & Product Management, Racks & Integrated Solutions.