[ Energieeffizienz in Rechenzentren ]

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1 [ Energieeffizienz in Rechenzentren ] Adrian Altenburger, Dipl. HLK-Ing. HTL / MAS ETH / SIA Partner bei Amstein+Walthert AG und Programmleiter «PUEDA» 4. November 2013 Energie Apéro Luzern A. Altenburger, Amstein+Walthert AG

2 2 Energieeffiziente RZ Geschichte vom "Fünfer und Weggli"

3 Agenda Facts & Figures the «big picture» Relevante Systemparameter und Systeme Hebel effizient ansetzen Konzeptionelle Relevanz für die Energieeffizienz Systeme und Konsequenzen Beispiele für Win-Win-Rechenzentren Effizienz zahlt sich doppelt aus Förderprogramm «PUEDA» der Bund unterstützt Stromeeffizienz Fazit 3 Breakfast at the RMI DataCenter Charrette 2003, San Jose, CA / USA

4 Facts & Figures - Makrobetrachtung Steigend - Aufgrund stetig steigenden Anforderungen an Rechenzentren (RZ) in Bezug auf Rechenleistung, Speicherkapazität, Zuverlässigkeit und Sicherheit steigt der Strombedarf 2% - Strombedarf von IKT inklusive Rechenzentren (RZ) verursacht ca. 2% des weltweiten CO2-Ausstosses, gleich viel wie der gesamte Luftverkehr 4x - Weltweiter Energiebedarf in RZ hat sich in den letzten zehn Jahren ca. vervierfacht 50% - Im Durchschnitt fällt rund 50% des Stromverbrauchs von Rechenzentren für die IT- Infrastruktur an (Raumkonditionierung, Wärmeabführung und unterbrechungsfreie Stromversorgung, etc.) Wild West es gibt weder CH-Normen noch Vorschriften (Kantone) für die Energieeffizienz in Rechenzentren 4

5 Facts & Figures die Schweiz ein RZ-Land 5 Gemäss internationalen Studien (Broadgroup, Frost&Sullivan etc.) werden in Europa rund 85 % der betriebenen RZ-Flächen inhouse betrieben. Daneben gibt es das Marktsegment der spezialisierten Drittanbieter. In der Schweiz sind gemäss der Studie asut/economiesuisse per 2010 RZ-Flächen dieser Drittanbieter mit m 2 vorhanden, was den sechstgrössten Markt in Europa darstellt. Für die Jahre wird in der Schweiz ein Flächenzuwachs der Drittanbieter RZ-Flächen von 73'000 m 2 erwartet, was ca. 10 % Wachstum pro Jahr bedeutet.

6 Facts & Figures der grosse IT-Hunger 6 Quelle: IDC 2006, Koomey 2007, Boderstep 2008

7 Facts & Figures Wärmeabfuhr entscheidend 7 Quelle: Broadgroup, Frost&Sullivan

8 Facts & Figures grosse Performanceunterschiede! 8 Quelle: EPA (US Environmental Protection Agency), 2009 (PUE in 102 RZ, Mittelwert = 1.91)

9 9 Facts & Figures - ASHRAE Standard setzt Voraussetzung

10 Relevante Systemparameter - Grundsätze Um den Strombedarf zur Wärmeabfuhr möglichst gering zu halten sind die Temperaturen der Wärmequelle (Server) und Wärmesenke (Infrastruktur) möglichst so zu gestalten, dass der erste Hauptsatz der Thermodynamik zum tragen kommt. Das heisst, es ist idealerweise eine Wärmesenke zu finden, welche immer eine tiefere Temperatur als die Wärmequelle aufweist. Geht das? 10

11 Relevante Systemparameter «Yes we can» or «Just do it» Rackzuluft 27 C (ASHRAE 2008) Adiabat gekühlte Aussenluft 22 C dt > 5K 11

12 Konventionelle KM-Systeme FC-Potential (10/16 C) 100% / 0% 56% / 44% 40% / 60% 12

13 KM/FC-Mischbetrieb Potentiale KW-Temperaturen 6/12 C 10/16 C 57% / 43% 40% / 60% 14/20 C 18/24 C 13 24% / 76% 12% / 88%

14 LowEx RZ Systeme (Wärmesenke) mit KW > 22 C 0% / 100% (zb Schwimmbad) Mischsystem mit Abwärmenutzung & Freecooling (zb TABS) 14

15 Bauliche Konsequenz LowEx RZ Einhausung Ziel: Vermeiden von "hot spots" durch Rezirkulation der Rackabluft in den Rackzuluftstrom 15

16 Bauliche Konsequenz LowEx RZ Einhausung Beispiel einer kostengünstigen Kaltgangeinhausung (links) und einer aufwändigeren Ausführung (rechts) 16

17 17 Technische Konsequenz LowEx RZ keine Kältemaschine

18 Win-Win RZ KMU RZ in Landquart (IT = 88 kwe) Win-Win-Resultat: Energie = ca. -15'000 CHF/a* 18 PUE < 1.2 Anteil Eek = 4% PUE < 1.4 Anteil Eek = 17% Investition = ca. -250'000 CHF * mit 15 Rp./kWhe

19 Win-Win RZ ETH Supercomputing Aquasar (Konzept) 65 C 55 C 60 C 60 C 19

20 Win-Win RZ ETH Supercomputing Aquasar (Pilot IBM) Forschungsprojekt (Beteiligte): ETH Prof. D. Poulikakos, D. Nötzli IBM B. Michel, Th. Brunschwiler, I. Meijer A+W A. Altenburger, P. Stierli 20

21 PUEDA Förderprogramm für RZ des Bundes (BFE) Hintergrund - PUEDA wird im Rahmen der Wettbewerblichen Ausschreibungen zur Steigerung der Stromeffizienz des Bundes durchgeführt Programme Das erste Programm für bestehende RZ (> 10 kwit) startete im Mai 2011, das zweite für neue RZ (>50 kwit) startet im April Beide dauern bis Ende 2014 es gilt: «First come first served» Fördergelder Es stehen je ca. 1 Mio CHF an Fördergeldern zur Verfügung Information Informationen zu Rahmenbedingungen und Ablauf finden Sie auf der Homepage unter oder auch auf dem Flyer (siehe Auflage) 21

22 Fazit Einfachheit - Der Energiebedarf in Rechenzentren kann mit lediglich zwei einfachen Massnahmen (Kaltgangeinhausung, ASHRAE-Standard für Zuluft) markant gesenkt werden Kommunikation - Von der IT-Industrie getragene Standards (zb ASHRAE) sind anzuwenden und Potentiale zu nutzen statt Dogmen zu pflegen Ingenieure müssen mit IT-Verantwortlichen sprechen Synergien - LowEx Rechenzentren brauchen bei Aussenklimabedingen mit Taupunkttemperaturen < 22 C keine Kältemaschinen mehr und können als Direktheizung genutzt werden Perspektive - Die CPU-Hochtemperaturkühlung ist in der Pilotphase es ist nun an der IT-Industrie diesen Ball aufzunehmen und entsprechend Standardkonfigurationen zu entwickeln Fünfer und Weggli weniger Investition und gleichzeitig geringere Betriebskosten sind möglich und wird mit PUEDA als Anschub gefördert 22

23 [ AUF WIEDERSEHEN ] Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Adrian Altenburger c/o Amstein+Walthert AG Andreasstrasse 11 CH-8050 Zürich Mail: Web: 4. November 2013 Energie Apréro Luzern A. Altenburger, Amstein+Walthert AG

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