Energie-Management mit Sparpotenzial
Auf die richtige Kühlung kommt es an
Das richtige Energie-Management ist ein maßgeblicher Faktor für den Betrieb eines Rechenzentrums. Steigende Energiepreise und der gleichzeitige Druck, Kosten zu senken, um wettbewerbsfähig zu bleiben, schaffen immer wieder neue Herausforderungen - denn Energie macht einen Großteil der Kosten eines RZs aus. Mit Maßnahmen wie einer angemessenen Kühlung und einem kontinuierlichen Monitoring lässt sich der Energieverbrauch erheblich senken.
Zahlreiche Server-Racks, optimale Kühlung, Sicherheitssysteme und eine unterbrechungsfreie Stromversorgung: All dies ist essenziell für den Betrieb eines Rechenzentrums - und alles frisst eine Menge an Energie und verursacht Kosten. Um diese Kosten zu senken und dennoch eine optimale Versorgung des Rechenzentrums zu gewährleisten, bedarf es des richtigen Energie-Managements.
Die vom RZ-Betreiber Colt in Auftrag gegebene Studie "Four Forces of Data Centre Disruption" aus dem Frühjahr 2014 belegt, dass für die IT-Entscheider in den Unternehmen das Thema Energie-Management in Rechenzentren eine wichtige Rolle spielt.
Befragt wurden dabei 503 Entscheider aus Deutschland, Frankreich, Großbritannien und den Niederlanden. Die Untersuchung ergab, dass im Durchschnitt 64 Prozent der Befragten den Energieverbrauch als zunehmend wichtigen Einfluss auf die IT-Strategie ansehen. In Deutschland sind 57 Prozent der Teilnehmer dieser Meinung. Zudem gaben 67 Prozent an, dass sie das Energie-Management als wichtigen oder sehr wichtigen Faktor einschätzen, um ihre Sparziele zu erreichen. In diesem Punkt liegen die Teilnehmer aus Deutschland auf dem europäischen Schnitt. Die Ergebnisse zeigen, dass aus Sicht der Entscheider das Energie-Management den zweitwichtigsten strategischen Einsparungsbereich für die IT nach der Netzwerkeffizienz darstellt.
Luftführung und Temperatur als Schlüssel zur Einsparung
Mehrere Faktoren bedingen eine effiziente Energienutzung im Rechenzentrum. Maßgeblich ist die richtige Klimatisierung. Der erste Schritt ist die richtige Anordnung der Server-Racks. Server saugen an ihrer Front kalte Luft ein und geben nach hinten warme Abluft ab. Durch die Anordnung der Racks in abwechselnde Kalt- und Warmgänge lässt sich der Luftstrom optimal lenken. Eine Kaltgangeinhausung und Abdichtungen an Öffnungen der Racks oder im Doppelboden sorgen dafür, dass Zu- und Abluft sich nicht durchmischen können. Über perforierte Bodenplatten gelangt die kühle Luft aus dem Doppelboden direkt in die Kaltgänge. Die Abluft wiederum strömt über die Schränke und wird zu den Kühlgeräten zurückgeführt. Dabei ist die Luftführung immer an die tatsächliche Server-Bestückung anzupassen.
Die Aufbereitung der Kühlluft geschieht in Umluftkühlgeräten. Diese Ventilatoren laufen 24 Stunden am Tag und somit 8.760 Stunden im Jahr - bilden also auch eine effektive Stellschraube zum Energiesparen. Dazu nutzen die Systeme in der Regel mehrere drehzahlgeregelte Ventilatoren, die im Schnitt nur mit einer Leistung von 30 bis 50 Prozent laufen. Zudem ist die Ventilatorsteuerung des Kühlgeräts mit dem Ventil des Kaltwasserzustroms gekoppelt, was für eine passende Regulierung sorgt. Je weniger Kaltwasser durch das Ventil fließt, desto weniger Leistung erbringt der Kühler. Eine große Einheit, die auf niedriger Stufe läuft, ist dabei effizienter als mehrere kleine Kühlgeräte. Wie viele Umluftkühler zum Einsatz kommen, hängt von der Größe, Auslastung und Ausstattung des Rechenzentrums ab.
In der Vergangenheit haben viele Betreiber die Temperatur in Rechenzentren sehr niedrig gehalten, damit Server- und Speichertechnik reibungslos funktionierten. Doch die Technik hat sich weiterentwickelt, und die Komponenten vertragen heute höhere Temperaturen und auch mehr Luftfeuchtigkeit. 2004 lag die empfohlene Ansaugtemperatur für technische Geräte in Rechenzentren bei 20 bis 25°C, mittlerweile liegt sie zwischen 22 und 26°C. Dies hört sich zwar nach einem minimalen Unterschied an, wenn man jedoch bedenkt, dass jedes Grad erhöhte Raumtemperatur dazu führt, dass sich bis zu vier Prozent Energie einsparen lassen, werden die Auswirkungen auf die Energiekosten deutlich.
Messen, was sich messen lässt
Die beschriebene Regulierung der Kühlung in Rechenzentren läuft heutzutage automatisch. Maßgeblich ist dabei die exakte Messung von Raumtemperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit. Die Messung der Rücklufttemperatur erfolgt direkt am Umluftkühlgerät, sie sollte im Schnitt 26°C betragen. Den Luftdruck der Kühlluft erfassen Sensoren sowohl im Doppelboden als auch in den Kaltgängen.
Die Werte geben Aufschluss darüber, mit welcher Geschwindigkeit die kalte Luft zu den Servern gelangt. Das Zusammenspiel von Temperatur und Druck ist maßgeblich für die Drehzahl und Ventilatorstellung der Umluftkühler. Die Messung der Luftfeuchtigkeit ist in erster Linie für das elektronische Equipment relevant und beeinflusst weniger die Energieeffizienz.
Die kontinuierlich erfassten Daten wertet eine Software aus. Ein solches Monitoring-System verfügt über die zulässigen Grenzwerte. Bei einer Überschreitung leitet das System automatisch Gegenmaßnahmen ein - in diesem Fall bedeutet dies etwa eine Kühlung bei zu hoher Temperatur. Bei Störungen oder extremen Abweichungen liefert das System automatische Meldungen an die Service-Techniker.
Das kontinuierliche Monitoring des Energieverbrauchs ist Basis für ein effizientes Energie-Management. An allen Messstellen werden die Werte erfasst und ausgewertet, um den Energiekoeffizienten PUE zu bestimmen (Power Usage Effectiveness). Der Wert gibt das Verhältnis von Gesamtenergieverbrauch und dem Energieverbrauch der IT an und ist für Kunden ein ganz entscheidendes Kriterium bei der Wahl des richtigen Rechenzentrums.
Um den Energieverbrauch auch für ihre Kunden transparent zu halten, rechnen RZ-Anbieter die Energiekosten nicht pauschal nach der Rack-Anzahl ab, sondern nach dem tatsächlichen Verbrauch. An den Abgängen zu dem jeweiligen Rack befinden sich Messstellen, die die benötigten Daten per WLAN oder LAN direkt übermitteln. Die Software ermöglicht es sogar, dass ein Kunde seinen Stromverbrauch in Echtzeit einsehen kann. Zudem erhalten die Nutzer einen monatlichen Report über den Energieverbrauch und können nachvollziehen, wie sich dieser auf ihre Kosten auswirkt.
Das richtige Equipment
Auch das eingesetzte IT-Equipment hat natürlich einen Einfluss auf den Energieverbrauch des Rechenzentrums. Sind die IT-Geräte modern und energieeffizient, lassen sich die Energiekosten deutlich senken. Server, die technisch auf dem Stand der Zeit sind, sparen im Vergleich zu alten Modellen 25 bis 30 Prozent an Energie.
Auch bei moderner Hardware ist jedoch der richtige Einsatz zu beachten. Generell sollten nur die Geräte in Betrieb sein, die der Nutzer auch tatsächlich benötigt. Denn der Standby-Modus vieler Server verbraucht bis zu 70 Prozent der Energie, die er bei voller Auslastung benötigen würde. Läuft auf einem Server nur eine Applikation, ist seine restliche Kapazität verschwendet. Konsolidierung und Virtualisierung können also die Geräte optimal auslasten und so den Energieverbrauch senken. Virtualisierung ermöglicht einen Konsolidierungsgrad von bis zu 1:10. Dies entspricht rund 80 Prozent weniger Energieverbrauch der Server.
Auch das Daten-Management der Kunden hat Auswirkungen auf den Energieverbrauch. Durch das konsequente Löschen veralteter und unnötiger Daten lässt sich die Infrastruktur optimal nutzen, da nur der Speicherplatz belegt ist, den der Anwender auch tatsächlich benötigt. Eine solche Konsolidierung ermöglicht es im nächsten Schritt, dass nicht genutzte Server einfach abgeschaltet werden können.
Fazit
Der Schlüssel zum effektiven Energie-Management ist neben der richtigen Kühlung und dem Einsatz von moderner Hardware ein kontinuierliches Monitoring. Denn nur was gemessen wird, lässt sich auch optimieren. Die Erfahrung von RZ-Betreibern zeigt, dass es möglich ist, durch richtige Planung, bei Bau, Ausstattung und Betrieb Einsparungen der Energiekosten von rund 20 Prozent und mehr zu erzielen.
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