Energieeffizienz wird für Rechenzentren immer wichtiger

Laut einer Studie von Seagate und IDC wird die weltweite Datenmenge von aktuell 33 Zettabyts bis 2025 auf 175 Zettabyts ansteigen. Fast 30 Prozent der weltweiten Daten werden in Echtzeit verarbeitet.

Diese weltweite exponentielle Entwicklung betrifft jedes einzelne Rechenzentrum. Um leistungsfähig zu bleiben, müssen diese ihre Kapazität in rasantem Tempo erhöhen und die Energieeffizienz mit modernsten Technologien laufend verbessern.

Objektiv messbare Energieeffizienz

Mit steigender Leistungsfähigkeit nimmt auch der Energieverbrauch zu. Rechenzentren gehören sicher zu den grösseren Energieverbrauchern, weil bei der Datenverarbeitung immer noch viel Abwärme entsteht. Im Schnitt verwenden Rechenzentren rund die Hälfte der verbrauchten Energie für die Kühlung der Computer. Zur Bewertung der Energieeffizienz verwenden Rechenzentren den PUE Wert. Die Power Usage Effectiveness PUE wurde von der Non-Profit-Organisation The Green Grid definiert und setzt den Gesamtenergieverbrauch in Relation zur effektiv für die Datenverarbeitung verwendeten Energie. Ein PUE Wert von 1 würde bedeuten, dass sämtliche Energie in die Datenverarbeitung fliesst und keine Energie für Kühlung, Belüftung und Beleuchtung notwendig wäre. In der Praxis ist dies nicht realisierbar und so gilt ein PUE Wert von 1,2 bereits als sehr effizient. Hier werden lediglich 17% der Energie ineffizient, also nicht zur eigentlichen Datenverarbeitung, sondern zur Kühlung und Belüftung der Infrastruktur, benötigt.

Die Bewertungsskala von Green Grid klassifiziert einen PUE von 2,5 und mehr als ineffizient und einen Wert von 2,0 als durchschnittlich. Als effizient gelten Werte um 1,5 oder weniger. Der durchschnittliche PUE eines konventionellen Rechenzentrums liegt heute zwischen 1,6 und 2,0. 

Optimieren geht immer

Wird ein Rechenzentrum neu auf der grünen Wiese gebaut, können die aktuellsten Erkenntnisse und Technologien bereits in der Planung und beim Bau berücksichtigt werden. Was aber können bestehende Rechenzentren tun, um die Energieeffizienz sinnvoll zu steigern? Ein an sich intaktes Gebäude abzureissen, ist nicht nur aus ökonomischer, sondern auch aus ökologischer Sicht meist sinnlos, da Abriss, Entsorgung und Neubau mehr Energie benötigen, als mittelfristig eingespart werden kann. Zudem würden bestehende Ressourcen vernichtet und neue zusätzlich gebunden. Dass eine deutliche Erhöhung der Energieeffizienz mit gezielten Einzelmassnahmen auch in bestehenden Gebäuden erreicht werden kann, zeigt das Beispiel der Bedag Informatik AG.

Das Hauptgebäude der Bedag wurde 1987 in Bern fertiggestellt. Es beherbergt eines der grössten Hochsicherheits-Rechenzentren in der Schweiz. Auf einer Fläche von über 1‘000 m2 werden die Daten des Kantons Bern und weiterer Kunden aus der ganzen Schweiz gespeichert und verarbeitet. Die hohe Rechenleistung verlangt einen optimalen Einsatz der Energie-Ressourcen. Deshalb setzt die Bedag auf einen energieschonenden Betrieb ihrer Anlagen und die sinnvolle Nutzung der Abwärme, welche im Rechenzentrum anfällt.

Mit Abwärme den Heizenergieverbrauch senken

In den Wintermonaten wird die aus dem Rechenzentrum anfallende Wärme vor allem für das Heizen der Liegenschaften der Bedag und der angrenzenden Universität an der Engehalde in Bern verwendet. Jährlich kann mit dieser Wärmerückgewinnung Heizenergie im Umfang von über 910'000 kWh eingespart werden. Dies entspricht dem Energieäquivalent von 91'000 Litern Heizöl. So bleibt nur noch wenig Abwärme, die über Kältemaschinen mittels Aarewasserrückkühlung energieeffizient abgeführt wird.

Als zusätzliche Energieoptimierung werden die tiefen Temperaturen in den Wintermonaten und der Übergangszeit genutzt, um den Energieverbrauch der Kältemaschinen mittels direkter Aarewasserkühlung weiter zu verringern (indirektes Freecooling). So hat die Bedag Ende 2016 nachhaltig investiert und zusätzlich zwei Aarewasser-Plattentauscher in den Rücklauf des Kühlwassersystems eingebaut. Damit wird das Wasser im Rücklauf vor dem Eintritt in die Kältemaschinen mit Aarewasser vorgekühlt und letztere müssen weniger Kühlarbeit leisten.

Die Rücklauftemperatur des Kühlwassers kann mit den beschriebenen Massnahmen von durchschnittlich 15° auf 8° bis 13° Celsius gesenkt werden. Damit werden pro Jahr weitere rund 1‘300’000kWh an Kälteenergie eingespart. Dies entspricht fast der Leistung einer der vier Kältemaschinen der Bedag oder dem Heizöläquivalent von weiteren 130'000 Litern.

Ressourcen nachhaltig einsetzen

Durch Wärmerückgewinnung, Kühlwasser-Vorkühlung und viele punktuelle Einzelmassnahmen konnte der PUE in den letzten Jahren von über 1,7 auf den guten Wert von 1,4 gesenkt werden. Für die Zukunft sind mit zusätzlichen Kaltgangeinhausungen und etwas höheren Temperaturen in den Serverräumen noch weitere Optimierungen vorgesehen.

Dabei ist der Bedag ein sorgsamer Umgang mit der Umwelt auch im Strombezug wichtig. Die Dachflächen der Gebäude Engehaldenstrasse 12 und 18 sind mit einer Photovoltaikanlage bestückt, die jährlich 30‘000 bis 40‘000 Kilowattstunden elektrische Energie produziert. Ausserdem bezieht die Bedag in Bern seit 2013 den Strom aus vollständig nachhaltiger und erneuerbarer Produktion (Naturstrom). Dieser ökologisch unbedenkliche Strom wird vorwiegend in der Schweiz produziert. Er ist CO2-neutral und wird zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien (98 Prozent Wasserenergie und 2 Prozent Biomasse) gewonnen. Auch die wenigen fossilen Energieträger, welche wir noch zur Erzeugung von Wasserdampf zur Befeuchtung der Serverräume benötigen, kaufen wir CO2-kompensiert ein.