Energieeffizienz 09.03.2007, 19:26 Uhr

Im Rechenzentrum gewinnt Energieeffizienz an Gewicht  

VDI nachrichten, Düsseldorf, 9. 3. 07, mg – Die Rechenleistung spielt bei Servern und Rechenzentren eine große Rolle. Mittlerweile wird die Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz fast eben so wichtig, wie auch auf der Messe CeBIT diskutiert wird. Die unterbrechungsfreien Stromversorgungen entpuppen sich ebenfalls als Stromfresser. Die richtige Dimensionierung und hohe Wirkungsgrade steuern dem entgegen.

Auch so geht es: In dem Inselstaat Samoa wurde vor kurzem das erste Solar-Rechenzentrum eingerichtet. Die Handvoll PCs und Server, allesamt energieeffizient, werden über Solarzellen gespeist. In Europa dürfte diese Variante der Stromversorgung eher unrealistisch sein. Trotzdem oder gerade deswegen: Stromsparen und Energieeffizienz sind die Schlagwörter des Jahres 2007.

Prozessoren kommen mit weniger Leistung aus, neue Kühlsysteme recyceln Wärme für die Raumheizung und bei PC-Netzteilen wird der Wirkungsgrad zum Maß der Dinge. Alles Schritte in die richtige Richtung, doch im Prinzip ändert sich nichts an der Gesamtsituation. Immer mehr Anwendungen erfordern immer mehr Rechenleistung, Speicherplatz und damit auch Energie.

Die Rechenzentrumsbetreiber stöhnen unter den Kosten für Stromversorgung und Kühlung, doch die Rechenleistung muss bereitgestellt werden, hoch verfügbar noch dazu. Eine Studie des Serverherstellers Sun ergab, dass 76 % der Befragten den Parameter Energieeffizienz in Rechenzentren als bedeutendes Kaufargument sehen. Und 61 % der Interviewten erklärten, dass geringere Energiekosten die Bereitschaft zur Beschaffung von energieeffizienten Produkten steigern würde.

Weil Rechenzentren per se für hohe Verfügbarkeit verantwortlich sind, müssen sie ihre Server und deren Dienste mit unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) gegen Stromausfälle schützen. USV verbrauchen selbst Energie, leistungsneutrale Geräte gibt es nicht. Doch je höher der Wirkungsgrad der USV ist, desto geringer fällt die Zusatzbelastung für die Energiebilanz aus. USV-Systeme ohne ausgangsseitigen Transformator haben hier die Nase vorn. Sie können mit extrem hohen Wirkungsgraden von 95 % und mehr punkten. Aufgrund der enormen Leistungen, die durch eine USV geschleust werden, – die Größenordnungen liegen im Rechenzentrum bei mehreren Megawatt – senkt schon 1 % mehr Wirkungsgrad den Stromverbrauch und damit die Kosten pro Jahr um mehrere 10 000 €.

Auch die Art der USV-Dimensionierung spielt eine große Rolle. Soll die USV-Anlage redundant ausgelegt sein, was in den meisten Rechenzentren dem Standard entspricht, muss der Betreiber im Prinzip zwei identische Anlagen aufstellen. Beide laufen ständig, auch wenn im Normalfall nur eine tatsächlich benötigt wird. Ihr Wirkungsgrad liegt am unteren Limit, da maximal 50 % Auslastung erreicht werden.

Der Stromverbrauch der Reserve-USV schlägt voll auf die Energiebilanz durch. Bei einer modular aufgebauten USV-Anlage wird dieser Faktor extrem reduziert. Der Schweizer Hersteller Newave ermöglicht mit seiner Conceptpower DPA den USV-Betreibern einen stufenweisen Ausbau. In die Systemschränke passen bis zu fünf Leistungsmodule in einer n+1-Konfiguration. Weil die Module untereinander Load-Sharing betreiben, ist jedes Modul zu jeder Zeit abgesichert, die USV läuft bei optimaler Auslastung mit einem hohen Wirkungsgrad. Das erleichtert auch die Skalierung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anlagen kann der Rechenzentrumsbetreiber mit wenigen Modulen starten und bei Bedarf aufstocken. Der Betrieb einer für den Vollausbau des Rechenzentrums ausgelegten USV gehört so der Vergangenheit an.

Seit einigen Jahren sind Blade-Server im Rechenzentrum auf dem Vormarsch. Durch die gemeinsame Nutzung von Serverinfrastruktur wie Netzteil und Storage-Switch lassen sich extrem viele Prozessorkerne auf geringem Platz unterbringen. Für die Kühlung und Energieversorgung wird die Situation nicht einfacher. Die hohe Leistungsdichte erfordert noch mehr Kapazität bei den USV-Anlagen, zudem weisen Blade-Server eine kapazitive Lastkennlinie auf. Das bedeutet, dass, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Server, USV-Anlagen leicht überdimensioniert sein müssen, um die identische Leistung bei einem Blade-Server abzusichern.

Allerdings sind mittlerweile auch USV-Anlagen wie die Conceptpower DPA auf dem Markt, die mit den kapazitiven Lastkennlinien umgehen können und den Leistungsbedarf senken. Da die einschubmodularen Newave-Systeme über eine extrem hohe Leistungsdichte von 342 kW je m2 Fläche verfügen, benötigen sie auch weniger Platz als nichtmodulare Anlagen. Der Raumgewinn erleichtert die passive Kühlung von Servern und USV oder lässt sich nutzen, um mehr Serverschränke auf dem gegebenen Platz unterzubringen. Fest steht: Wer ein Rechenzentrum oder einen Serverraum betreibt, tut gut daran, die Leistungsentwicklung im Auge zu behalten und möglichst effiziente Versorgungstechnologien einzusetzen. S. REVEMAN

  • S. Reveman

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