Grossverbraucher wollen effizienter sein
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DOSSIER | ENERGIEEFFIZIENZ Grossverbraucher wollen effizienter sein Datenverarbeitung | Laut einer aktuellen Studie [1] wird die weltweite Datenmenge von heute 33 Zettabytes1) bis 2025 auf 175 Zettabytes ansteigen. Fast 30 % der welt- weiten Daten werden in Echtzeit verarbeitet. Um leistungsfähig zu bleiben, müssen Rechenzentren daher ihre Kapazität in rasantem Tempo erhöhen und die Energie- effizienz mit modernsten Technologien laufend verbessern. THOMAS KRÜTTLI M oderne Rechenzentren Rechenzentren denn auch rund die und setzt den Gesamtenergieverbrauch müssen ständig wachsende Hälfte der verbrauchten Energie zur in Relation zur effektiv zur Datenver- Datenmengen verarbeiten Kühlung der Server und Geräte. Weil arbeitung verwendeten Energie. Ein – in Echtzeit. Mit steigender Leis- Energie Geld kostet, soll sie möglichst PUE-Wert 1 bedeutete, dass sämtli- Bilder: Bedag Informatik AG tungsfähigkeit nimmt allerdings der effizient eingesetzt werden. che Energie in die Datenverarbeitung Energieverbrauch zu. Rechenzentren Zur Bewertung ihrer Energieeffi- flösse und keine Energie für Kühlung, gehören zu den grösseren Energie- zienz verwenden Rechenzentren den Belüftung und Beleuchtung notwendig verbrauchern, weil bei der Datenver- PUE-Wert. Die Power Usage Effective- wäre. In der Praxis ist dies nicht reali- arbeitung immer noch viel Abwärme ness PUE wurde von der Non-Profit-Or- sierbar und so gilt ein PUE-Wert von entsteht. Im Schnitt verwenden ganisation The Green Grid definiert 1,2 bereits als sehr effizient. Bei einem 18 bulletin.ch 3 / 2019
ENERGIEEFFIZIENZ | DOSSIER solchen Wert, werden lediglich 17 %2) der Energie ineffizient, also nicht zur eigentlichen Datenverarbeitung, son- dern zur Kühlung und Belüftung der Infrastruktur benötigt. Die Bewertungsskala von Green Grid klassifiziert einen PUE von 2,5 und grösser als ineffizient und einen Wert von 2,0 als durchschnittlich. Als effizi- ent gelten Werte um 1,5 oder kleiner. Der durchschnittliche PUE eines kon- ventionellen Rechenzentrums liegt heute zwischen 1,6 und 2,0. Optimieren geht immer Wird ein Rechenzentrum neu auf der grünen Wiese gebaut, können die aktu- ellsten Erkenntnisse und Technologien Der Hauptsitz der Bedag Informatik AG an der Engehalde in Bern. bereits in der Planung und beim Bau berücksichtigt werden. Was aber kön- nen bestehende Rechenzentren tun, um die Energieeffizienz sinnvoll zu steigern? Ein an sich intaktes Gebäude abzureissen, ist nicht nur aus ökonomi- scher, sondern auch aus ökologischer Sicht meist sinnlos, da Abriss, Entsor- gung und Neubau mehr Energie benö- tigen als mittelfristig eingespart wer- den kann. Abgesehen davon würden bestehende Ressourcen vernichtet und neue zusätzlich gebunden. Dass eine deutliche Erhöhung der Energieeffizi- enz 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 beher- bergt eines der grössten Hochsicher- heits-Rechenzentren in der Schweiz. Im Rechenzentrum werden mehrere tausend Server betrieben. Aarewasser – Vorlauftemperatur in den Wintermonaten (Nov. – März) ca. 5 – 12 °C Kühlwasser-Rücklauftemperatur ca. 15 °C Von/Nach Kühlwasser-Speicher Aarewasser-Rücklauf Kühlwasser-Rücklauftemperatur nach dem runterkühlen mit Aarewasser (Nov. – März) ca. 8 – 13 °C Kühlwasser-Vorlauftemperatur Schema der Aarewasser- ca. 8 °C kühlung: Im Winter wird das Kühlwasser vor dem Eintritt in die Kältema- KM1 KM2 KM3 KM4 schinen mit Aarewasser vorgekühlt. Der Energie- verbrauch wird damit um fast 25 % verringert. bulletin.ch 3 / 2019 19
DOSSIER | ENERGIEEFFIZIENZ Energieäquivalent von 126 000 l Heizöl. So bleibt nur noch wenig Abwärme, die über Kältemaschinen mittels Aarewasserrückkühlung ener- gieeffizient abgeführt wird. Zur zusätzlichen Energieoptimie- rung werden die tiefen Temperaturen in den Wintermonaten genutzt, um den Energieverbrauch der Kältemaschinen mittels direkter Aarewasserkühlung weiter zu verringern (indirektes Free Cooling). 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 Kälte- maschinen mit Aarewasser vorgekühlt, wodurch Letztere weniger Kühlarbeit leisten müssen. Die modernisierte Ein Blick in die Kühleinheit des Rechenzentrums. Anlage war während der Wintersaison 2017/18 zum zweiten Mal in Betrieb und das Ergebnis überzeugt: Auf einer Rechenzentrumsfläche von Mit Abwärme den Die Rücklauftemperatur des Kühl- über 1000 m 2 werden die Daten des Heizenergieverbrauch senken wassers konnte mit den beschriebenen Kantons Bern und weiterer Kunden aus In den Wintermonaten wird die aus Massnahmen von 15° auf 8° bis 13° C der ganzen Schweiz gespeichert und dem Rechenzentrum anfallende gesenkt werden. Damit wurden alleine verarbeitet. Die hohe Rechenleistung Wärme vor allem zum Heizen der Lie- in der letzten Saison weitere 1,43 GWh verlangt einen optimalen Einsatz der genschaften der Bedag und der angren- an Kälteenergie eingespart. Dies ent- Energie-Ressourcen. Deshalb setzt die zenden Universität an der Engehalde in spricht fast der Leistung einer der vier Bedag auf einen energieschonenden Bern verwendet. Jährlich kann mit die- Kältemaschinen der Bedag oder der Betrieb ihrer Anlagen und die sinnvolle ser Wärmerückgewinnung Heizener- Energie, welche rund 3300 haushalts- Nutzung der Abwärme, welche im gie im Umfang von über 1,26 GWh ein- übliche Kühlschränke pro Jahr verbrau- Rechenzentrum anfällt. gespart werden. Dies entspricht dem chen. RÉSUMÉ Les grands consommateurs veulent être plus efficaces Traitement des données Les centres de calcul modernes doivent traiter des quanti- élevée requiert une utilisation optimale des ressources tés de données en croissance constante – en temps réel. énergétiques. C’est pourquoi Bedag mise sur une exploita- Cependant, hausse des performances rime avec consom- tion de ses installations qui économise l’énergie et sur l’uti- mation d’énergie plus élevée : les centres de calcul font par- lisation judicieuse de la chaleur résiduelle produite dans le tie des grands consommateurs d’énergie, car le traitement centre de calcul. des données génère toujours beaucoup de chaleur rési- Pendant les mois d’hiver, la chaleur engendrée par le duelle. centre de calcul est surtout utilisée pour chauffer les Si l’on construit un tout nouveau centre de calcul, les der- bâtiments de Bedag et de l’université voisine, sur le site nières découvertes et technologies peuvent être prises en Engehalde de Berne. Grâce à cette récupération de chaleur, considération dès la planification et la construction. Mais plus de 1,26 GWh d’énergie de chauffage peut être écono- l’exemple de Bedag Informatique SA montre qu’on peut at- misé chaque année, l’équivalent de 126 000 litres de ma- teindre, par des mesures spécifiques ciblées, une améliora- zout. Ainsi, seule une faible quantité de chaleur résiduelle tion notable de l’efficacité énergétique même dans les bâti- reste à évacuer via des machines de refroidissement en uti- ments existants. lisant l’eau de l’Aar pour le refroidissement en circuit fermé Le bâtiment principal de Bedag, à Berne, date de 1987. Il – un système efficace du point de vue énergétique. abrite l’un des plus grands centres de calcul hautement sé- Afin d’optimiser encore l’énergie, les basses températures curisés de Suisse : les données du canton de Berne et d’autres pendant les mois d’hiver sont utilisées pour réduire davan- clients de toute la Suisse sont sauvegardées et traitées sur tage la consommation énergétique des machines de refroi- une surface de plus de 1000 m2. Cette puissance de calcul dissement directement au moyen de l’eau de la rivière. MR 20 bulletin.ch 3 / 2019
ENERGIEEFFIZIENZ | DOSSIER Leider funktioniert das Prinzip der Ressourcen nachhaltig den Strom aus vollständig nachhaltiger Vorkühlung des Rücklaufes nur bei einsetzen und erneuerbarer Produktion (Natur- kühler Aare. Die angenehmen Bade- Durch Wärmerückgewinnung, Kühl- strom). Dieser ökologisch unbedenkli- temperaturen im Sommer reichen für wasser-Vorkühlung und viele punktu- che Strom wird vorwiegend in der eine Vorkühlung nicht mehr aus. Im elle Einzelmassnahmen konnte der Schweiz produziert. Er ist CO2-neutral Sommer kann die anfallende Wärme PUE-Wert des Bedag-Rechenzentrums und wird zu 100 % aus erneuerbaren der EDV nur über die Kältemaschinen in den letzten Jahren von über 1,7 auf Energien (98 % Wasserenergie und 2 % (indirekt) durch die Aare rückgekühlt den guten Wert von 1,4 gesenkt wer- Biomasse) gewonnen. werden. Um die Aare dabei möglichst den. Für die Zukunft sind mit zusätzli- nicht zusätzlich zu erwärmen, ist die chen Kaltgangeinhausungen und etwas Referenz Erwärmung des rückfliessenden Was- höheren Temperaturen in den Server- [1] «Data age 2025: The digitalisation of the world», Seagate/IDC (2016), www.seagate.com. sers auf maximal plus 10° C begrenzt. räumen noch weitere Optimierungen Normalerweise werden zirka 36 l/sec vorgesehen. Autor Thomas Krüttli ist Senior Specialist zurück in die Aare geleitet. Bei einer Dabei ist der Bedag ein sorgsamer Marketing & Communications bei der Wassermenge der Aare von durch- Umgang mit der Umwelt auch im Bedag Informatik AG. J Bedag Informatik AG, 3001 Bern schnittlich 120 000 l/sec erwärmt sich Strombezug wichtig. Die Dachflächen J thomas.kruettli@bedag.ch die Aare an der Rückflussstelle somit der Gebäude Engehaldestrasse 12 und um minimale 0,003° C. Das ist zu 18 sind mit einer Photovoltaikanlage 1) 1 ZB = 1021 Bytes 2) PUE = Energie total / Energie für EDV wenig, um auch in einem kühlen Som- bestückt, die jährlich 30 bis 40 MWh mer für angenehme Badetemperaturen elektrische Energie produziert. Ausser- zu sorgen. dem bezieht die Bedag in Bern seit 2013 bulletin.ch 3 / 2019 21
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