Energieeffizienz in Rechenzentren

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1 Energieeffizienz in Rechenzentren Dr. Ralph Hintemann Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit Stellv. Vorsitzender des BITKOM-Arbeitskreises Rechenzentrum & Infrastruktur 01

2 Fragestellungen für den Vortrag Wie hoch ist der Stromverbrauch von Rechenzentren? An welchen Stellen im Rechenzentrum wird Strom verbraucht? Wie kann Strom im Rechenzentrum gespart werden? Mit welchen Entwicklungen ist in Zukunft zu rechnen und welche Herausforderungen ergeben sich? Hintergrund: Projekt AC4DC 02

3 Entwicklung der (Energie-)Effizienz von IT Cray 1 Supercomputer (1976) 80 Megaflops Rechenleistung 8 Megabyte RAM 115 kw Stromverbrauch 8,8 Mio $ (heutiger Wert: 37,4 Mio $) Zum Vergleich: Würde man die Rechenleistung eines heutigen Laptops mit Cray 1 Supercomputern abbilden wollen, so bräuchte man mehr als 1500 Cray 1 (ca. 60 Mrd. Euro) und mehr als 200 MW Strom. Fotoquelle: Lenovo Moore s Law: Die Zahl der Transistoren pro Flächeneinheit verdoppelt sich alle 18 Monate Fotoquelle: Clemens Pfeiffer Koomey s Law: Die elektrische Effizienz von Computern verdoppelt sich alle 18 Monate 03

4 Was ist überhaupt ein Rechenzentrum? Spannweite ist enorm Kleines Unternehmens- Rechenzentrum mit wenigen Servern Mega Rechenzentren, z.b. Lakeside Technology Center, Chicago qm, Versorgung mit 100 MW elektrischen Strom Fotoquelle: Andrew Jameson 04

5 Klimaanlage USV Quelle: Borderstep Energieverbrauch 05

6 Serverräume und Rechenzentren Strom Notstromaggregat Stromverteilung Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) Klimatisierung Kältemaschinen Umluftklimaschränke Pumpen, Lüfter, Rohre, Rückkühler, etc. IT-Equipment Racks, Einhausungen Server Speicher Netzwerk Weitere RZ-Infrastruktur (Beleuchtung, Brandschutz, Sicherheit etc) 06

7 Stromverbrauch von Servern und Rechenzentren in Deutschland stieg dramatisch an 2008: ca. 1,8% des gesamten Stromverbrauchs 10,11 TWh entsprechen der Jahrestromproduktion von fast 4 Kohlekraftwerken (je 600 MW) Green IT-Diskussionen ab ca der 2-fachen Jahresstromproduktion des AKW Brunsbüttel dem Jahrestromverbrauch von 3 Mio. deutschen Haushalten Quelle: Hintemann/Fichter - Borderstep

8 Green IT Potenziale sind noch nicht ausgeschöpft Server und Rechenzentren in Deutschland Stromverbrauch in Terawattstunden (TWh) Trend Mögliche Einsparungen Anstieg Stromkosten Rechenzentren von : Insgesamt: + 11 % Rechenzentren > 100 Server: + 21 % 7,0 10,1 9,4-2,6 TWh +2,3 TWh 4, Quelle: Borderstep 08

9 Effizienz-Erfolge in Rechenzentrum Klimatisierung, z.b. Effizientere Geräte Freie Kühlung Kalt-/Warmgang-Anordnung und Einhausungen Höhere Temperaturen Geregelte Lüfter Bisherige Erfolge Künftiges Potenzial Strom, z.b. USVen mit verbesserten Wirkungsgrad Netzteile mit verbessertem Wirkungsgrad IT-Equipment Virtualisierung Erhöhung der Auslastung der IT Verbesserung der Geräte, z.b. Anpassung des Stromverbrauchs an die IT-Last Zentralisierung der IT Anstieg IT-Strom in Rechenzentren> 100 Server : + 15 % 09

10 Beispiel: Temperaturen im Rechenzentrum früher/heute heute/künftig Quelle: Borderstep Quelle: Borderstep 010

11 Herausforderung: Dynamik des Stromverbrauchs Heute Zukünftig Energieverbrauch Rechenzentrum Energieverbrauch Rechenzentrum IT-Last Zeit IT-Last Zeit Zeit Zeit Notwendigkeit adaptiver Systeme 011

12 Wohin geht die Entwicklung? Server und Rechenzentren in Deutschland Stromverbrauch in Terawattstunden (TWh) 7,0 10,1 9,4??? 10,2 9,0 7,3 4, Quelle: Borderstep 012

13 Fazit Anstieg des Stromverbrauchs der Rechenzentren in Deutschland scheint vorerst gestoppt Einsparungen wurden insbesondere auf der Infrastrukturseite erreicht Stromkosten stellen aktuell und auch weiterhin einen großen Treiber für weitere Effizienzanstrengungen dar Es bestehen weiterhin sehr hohe Potenziale zur Energieeinsparung in Rechenzentren 013

14 Vielen Dank! Dr. Ralph Hintemann Senior Researcher Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit ggmbh Clayallee 323 D Berlin, Germany Tel. +49.(0) Fax +49.(0) Kurzbericht zu Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2012: Hintemann, R., Fichter, K. (2013). Server und Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2012, Berlin Download möglich unter:

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