Angesichts des potenziell katastrophalen Klimawandels suchen Länder und Organisationen dringend nach Möglichkeiten, ihre Treibhausgasemissionen (THG) zu reduzieren. Eine der naheliegendsten Lösungen ist Energieeffizienz. Sektoren mit hohem Energieverbrauch stehen daher unter besonderer Beobachtung. Im folgenden Artikel wird erläutert, wie Kühleffizienzen in energieintensiven Rechenzentren umgesetzt werden können. Es wird auch darauf eingegangen, dass genaue Messungen zu erheblichen Kosteneinsparungen und Verbesserungen der Umweltleistung führen können.

Hintergrundinformationen

Die Delegierten der COP26-Klimakonferenz in Glasgow kehrten mit der alarmierenden Nachricht nach Hause zurück, dass die kombinierten national festgelegten Beiträge (NDCs) zur Senkung der Treibhausgasemissionen nicht ausreichen würden, um die globale Erwärmung auf 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Länder und Organisationen suchen daher dringend nach Möglichkeiten, ihre Ambitionen zur Abgasfreiheit zu erreichen.

Schätzungen zufolge verbrauchten die 18 Millionen Rechenzentren der Welt im Jahr 2020 etwa 200 bis 250 TWh (1), was rund 1 % des weltweiten Stromverbrauchs ausmacht. Dieser hohe Strombedarf in Rechenzentren wird durch die IT-Infrastruktur (durchschnittlich ca. 60 %) und die dazugehörigen Kühl- und Klimaanlagen (ca. 40 % im Durchschnitt) getrieben. Bisherige Verbesserungen der Energieeffizienz in Rechenzentren haben es geschafft, das Wachstum des Datenverkehrs vom Energieverbrauch zu entkoppeln. IT-Geräte werden immer effizienter, aber auch Kühlsysteme müssen streng überwacht und kontrolliert werden, um den Energieverbrauch zu minimieren. Bei steigenden Energiekosten sind die Faktoren für die Optimierung der Energieeffizienz von Rechenzentren sowohl ökologischer als auch finanzieller Natur.

Die USA haben derzeit mit 2 670 die mit Abstand meisten Rechenzentren, gefolgt von 452 im Vereinigten Königreich, 443 in Deutschland und erheblichen Zahlen in China, den Niederlanden, Australien, Kanada, Frankreich und Japan (2).

Die Energiekosten von Rechenzentren und anderen IT-basierten Aktivitäten sind strengeren regulatorischen Maßnahmen ausgesetzt, da Regierungen eine stabile Energieversorgung und Fortschritte in Richtung Abgasfreiheit anstreben. In Singapur beispielsweise sind Rechenzentren für rund 7 % des Stromverbrauchs verantwortlich, und ein Moratorium für neue Rechenzentren wurde gerade erst aufgehoben (3). Künftig müssen bestehende und neue Rechenzentren effizienter gestaltet werden. In Irland wird in einem kürzlich erschienenen Bericht angenommen, dass bis 2028 29 % der Gesamtnachfrage von Rechenzentren stammen werden (4). Im Vereinigten Königreich schätzt das Beratungsunternehmen Carbon3IT, dass Rechenzentren mindestens 12 % des nationalen Stromverbrauchs ausmachen (5).

Kryptowährungen stellen einen enormen Energiebedarf dar. Bitcoin-Mining beispielsweise wird zunehmend von neuen großen Rechenzentren betrieben, die teilweise billige Energie aus fossilen Brennstoffen nutzen. Die Umweltauswirkungen von Kryptowährungen sind nun besser verständlich, und dies schafft Risiken und Herausforderungen für den Sektor, um energieeffizienter zu werden. Zum Vergleich wird eingeschätzt (6 und 7), dass allein das Bitcoin-Mining mehr Energie verbraucht als manche Länder – darunter Norwegen, Argentinien, die Niederlande und Pakistan.

In den letzten Jahren hat die steigende Nachfrage nach Rechenzentren zur Schließung älterer ineffizienter Einrichtungen und zum Bau neuer effizienter Hyperscale-Rechenzentren geführt. Dies hat dazu beigetragen, die Wachstumsrate des Energieverbrauchs zu senken. Da jedoch mehr Daten in der Cloud gespeichert und mehr IT-basierte Ressourcen wie KI, maschinelles Lernen, selbstfahrende Autos usw. entwickelt werden, ist allgemein anerkannt, dass der Energiebedarf erheblich zunehmen kann.

Die Bedeutung der Kühlung 

Da Kühlung und Klimatisierung für etwa 40 % des Energieverbrauchs verantwortlich sind, ist klar, dass diese IT-fremde Infrastruktur so effizient wie möglich verwaltet werden muss. Eine genaue Temperatur- und Feuchtesteuerung ist jedoch auch für den ordnungsgemäßen Betrieb von IT-Geräten von entscheidender Bedeutung. 

„In vielen modernen Einrichtungen wird eine Betriebszeit von 99,999 % erwartet, was einer jährlichen Ausfallzeit von nur wenigen Minuten entspricht. Diese extrem hohen Leistungsniveaus sind aufgrund der Bedeutung und des Werts der Daten und Prozesse erforderlich, die von der IT-Infrastruktur verarbeitet werden“, sagt Anu Kätkä, Industry Expert von Vaisala.

„Ein geringer Feuchtegehalt erhöht das Risiko statischer Elektrizität, und hohe Feuchte kann zu Kondensation führen. Auch eine falsche oder schwankende Temperatur kann IT-Geräten schaden oder deren Lebensdauer verkürzen. Daher ist es äußerst wichtig, dass Überwachungs- und Steuerungssysteme von Sensoren unterstützt werden, die langfristig stabil, genau und zuverlässig sind. Vaisala Geräte sind in der Lage, eine Temperaturmessgenauigkeit bis zu ±0,1 °C und eine Feuchtemessung bis zu ±0,8 %rF zu erreichen, was optimal für Rechenzentren geeignet ist. “

Einer der Kunden von Vaisala unterstreicht die Bedeutung präziser Sensoren und schätzt, dass eine Überkühlung von nur 1 °C die jährlichen Kühlenergiekosten um bis zu 8,5 % erhöhen könnte. 
„Zum Vergleich: Die erhöhten Energiekosten für ein kleines Rechenzentrum würden mehr als 0,4 Millionen Euro über zehn Jahre betragen, und für ein großes Rechenzentrum würden sie mehr als 4 Millionen Euro ausmachen“, fügt Anu Kätkä hinzu.

Neben seinem kompletten Angebot an Sensoren für Rechenzentren ist Vaisala auch der weltweit führende Hersteller von meteorologischen Überwachungsgeräten. Das ist entscheidend, weil viele Rechenzentren auf Ökonomisierung setzen – die Messung der Außenumgebung, um die Optimierung der Innenbedingungen und die Energieeffizienz zu verbessern.

Antwort auf wachsenden Bedarf an effektiven Prozessmessungen

Traditionell wird Luftkühlung in Rechenzentren eingesetzt, aber mit zunehmender Dichte an Regalen steigt die Nachfrage nach effektiveren Kühlsystemen. Flüssigkühllösungen werden daher immer beliebter, da sie Wärme viel effektiver ableiten. Um diesen Trend zu unterstützen, hat Vaisala einen neuen hochwertigen Sensor zur Messung der Temperatur von Kühl-/Heizflüssigkeiten entwickelt. 

„Der neue Vaisala TMI110 ist ein Tauchtemperaturmesswertgeber. Er wird mit einem Kalibrierzertifikat geliefert und bietet eine hervorragende Ansprechzeit mit einer Genauigkeit von ±0,1 °C. Wir nehmen dieses Produkt gerne in unser Portfolio auf. Kunden können nun alle ihre wichtigsten Sensoren von einem Lieferanten beziehen – Lufttemperatur-, Feuchte- und Differenzdrucksensoren für Räume und Kanäle, meteorologische Sensoren für den Außenbereich und ab sofort Tauchtemperatursensoren für Kühlsysteme“, erklärt Anu Kätkä abschließend.

Zusammenfassung

Im Vergleich zu den Energie-, Umwelt- und finanziellen Kosten der Energieineffizienz sind Investitionen in genaue stabile Messsysteme geringfügig. So wie bei Weltraummissionen die Messtechnik von Vaisala unter den anspruchsvollsten Bedingungen zum Einsatz kommt, wählen Rechenzentrumsmanager*innen die gleichen Lösungen für ihre kritischsten Umgebungen hier auf der Erde.
Durch die strenge Steuerung von Lüftungs- und Kühlsystemen mit präzisen stabilen Sensoren können Rechenzentrumsmanager*innen die Energiekosten senken, den CO2-Fußabdruck verringern und ihren Sektor zukunftssicher gestalten, denn der Ruf nach einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen wird lauter.

Referenzen

1. Internationale Energieagentur
2. Globale Rechenzentren
3. Rechenzentren Singapur
4. Rechenzentren Irland
5. Rechenzentren Vereinigtes Königreich
6. Bitcoin-Stromverbrauchsindex der Universität Cambridge
7. US-Energieinformationsbehörde