“Traue keiner PUE, die Du nicht selbst gefälscht hast”

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In einem Testrechenzentrum will der Datenzentrumsspezialist Emerson Network Power 74 Prozent des Stromverbrauchs eingespart haben. Dafür ist allerdings ein hoher Integrations-Grad der einzelnen Komponenten gefordert, der sich vielleicht auch nicht für jeden Anwender rechnet.

Im Norden von München steht das bislang größte Rechenzentrum des Dienstleisters T-Systems. Unter strengsten Sicherheitsvorkehrungen und hinter einer unscheinbaren Fassade erstreckt sich auf mehreren Tausend Quadratmeter das derzeit wichtigste Datenzentrum Deutschland.

Doch hier wird nicht nur gerechnet, sondern auch daran geforscht und experimentiert, wie sich ein Rechenzentrum sicher und vor allem sparsamer gestalten lässt. Das eigens dafür eingerichtete DataCenter 2020 hält dafür einige Finessen bereit.

Eine absenkbare Decke, Rauchgeneratoren, Serverracks mit 35-KW-Heizungen (um Hochleistungsserver zu simulieren), Luftstromsensoren, Kaltluftgänge und Klimaanlagen mit Ventilatoren, die so groß sind wie der Reifen eines Mittelklassewagens. Im Forschungsrechenzentrum herrscht mit knapp 40 Grad nicht nur tropische Hitze sondern zur Brandunterdrückung ein Sauerstoffgehalt wie auf der Zugspitze (2964 m).
All diese Maßnahmen sind Teil eines Konzeptes, mit dem die Unternehmen T-Systems, Intel und der Rechenzentrums-Infrastrukturausrüster Emerson Network Power den Stromverbrauch eines Datenzentrums senken und damit gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit und die Umweltverträglichkeit erhöhen.

Fotogalerie: Mit Emerson im DataCenter 2020

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 Manuel Mair führt durch die Forschungsstation. Er ist Projektleiter von T-Systems und um zu zeigen, warum, hier mit Sauerstoff gegeizt wird, zündet er ein Streichholz an. Der Schwefelkopf fängt zunächst Feuer, erstickt dann aber. Ein Feuerzeug lässt sich nicht anzünden. Nach zehn Minuten fühlt man sich ein bisschen so, als hätte man einen Sprint hingelegt, um die U-Bahn noch zu erwischen, aber ohne außer Atem zu sein. Doch es geht schließlich um Server und nicht um das Wohlbefinden der Besucher.

Und die Server im Rechenzentrum produzieren vor allem eines: heiße Luft. Das gilt für die Daten, die sie ausrechen, die lediglich dazu da sind, die Server voll auszulasten wie auch für Luft, die auf der Rückseite der Server austritt.

In dem von der Emerson-Tochter Knürr komplett eingehausten Kaltluftgang hingegen herrschen angenehme 25 Grad. “Will man Strom sparen, darf man die Luft nicht zu weit herunter kühlen”, erklärt Mair. 25 Grad markiere jedoch genau die Grenze, an der die Server ihre eigene Kühlung hochfahren. In der Praxis, schränkt Mair jedoch ein, bleibe man jedoch meist unterhalb dieser Grenze.

Wie heiß die Luft ist, die hinten am Server austritt, ist “dem Server ziemlich egal”, erklärt Mair. Doch natürlich muss auch die Warme Abluft wieder herunter gekühlt werden. Weil gerade bei der Kühlung viel Strom verbraucht wird (38 Prozent des gesamt Verbrauchs eines RZ) lassen sich hier natürlich auch große Einsparungen umsetzen. Peter Koch, Vice President Engineering für Racks und Lösungen in EMEA für Emerson, erklärt, dass Lüfter bei einer Leistung zwischen 33 und 55 Prozent am effektivsten Arbeiten. Daher wird auch darauf geachtet, dass eben gewisse Temperaturen nicht überschritten werden, um die Drehzahl auf einem wirtschaftlich sinnvollen Level zu halten. Doch dazu sind nicht nur Klimaanlagen nötig, sondern auch ein ausgeklügeltes Messsystem, das über verschiedene Sensoren und Luftstrommessungen für ausgewogenen Betrieb sorgt.

 

Das DataCenter 2020 ist ein gemeinsames Forschungslabor der T-Systems, Intel und von Emerson Network Power. Hier werden Maßnahmen zur Effizienzsteigerung eines Rechenzentrums erprobt. Quelle: T-Systems

“Ohne diese Messung müssen Anwender für einen Kapazitäts-Puffer sorgen”, erklärt Koch. Das bedeute allerdings, dass die Anwender Kapazitäten ungenutzt lassen, für die sie aber aufkommen müssen. “Idealerweise folgt die Rechenzentrumsinfrastruktur daher den Anforderungen und Leistungsspitzen im Rechenzentrum”, erklärt Koch.

Den größten Einsparungseffekt allerdings erziele man dann, wenn man den Stromverbrauch der Server reduziere. Ein Watt, das man im Server einspare, führe letztlich dazu, dass über die gesamte Infrastruktur hinweg 1,84 Watt (kumuliert 2,84) gespart werden. Die Infrastruktur umfasst DC-DC-Wandler, AC-DC -Wandler, Stormverteilung, USV, Kühlung (Einsparung 1,07 W) und Gebäudeschaltanlage/Transformator.

Das Konzept Energy Logic 2.0 von Emerson Network Power umfasst aber die gesamte Infrastruktur zu der unter anderem Stromverwaltung für die Server, Virtualisierung, Effiziente Komponenten und eine effiziente Stromversorgung zählen. Über weitere Maßnahmen in der Rechzentrumsinfrastruktur lassen sich mit einer speziellen Architektur der Stromversorgung, einem wie bereits oben beschriebenen Temperatur und Luftstrommanagement, variabler Kühlung und High-Density-Konzepten bis zu 73,6 Prozent der Energie einsparen, rechnet Koch vor.

Messgrößen wie PUE, der Power Usage Effectiveness, sieht Koch nur dann als aussagekräftig an, sie korrekt angewendet werden. “Traue keiner PUE, die Du nicht selbst gefälscht hast”, ist hier sein Motto. So könnte sich zum Beispiel, wenn man lediglich einen effizienteren Server verwendet, die anderen Komponenten jedoch gleich belässt, sich die PUE verschlechtern, obwohl man den Stromverbrauch ja eigentlich gesenkt hat. Und nicht nur deshalb sei es wichtig, in einem Rechenzentrum sämtliche Strategien anzuwenden, so Koch.

Befragt auf neue Konzepte wie Heißwasserkühlung oder Submerged Cooling antwortet Klaus Kluger, Geschäftsführer Emerson Network Power Deutschland, im Gespräch mit silicon.de, dass Emerson als Hersteller zwar solche Konzepte verfolge und auch erprobe, jedoch in den meisten Fällen in den Rechenzentren der Anwender noch keinen Einzug finden. “Viele unserer Kunden unterhalten enorm kritische Infrastrukturen und sind daher in den meisten Fällen eher konservativ und setzen auf bewährte Technologien.”

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