NUTZUNG DER ABWÄRME (DEZENTRALER) RECHENZENTREN ZUR GEBÄUDEBEHEIZUNG

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1 NUTZUNG DER ABWÄRME (DEZENTRALER) RECHENZENTREN ZUR GEBÄUDEBEHEIZUNG Dr. Jens Struckmeier, Cloud&Heat Technologies BMUB-Fachtagung Klimaschutz und Abwärme 03. November 2016

2 Seite 2 SERVERABWÄRME ALS WIRTSCHAFTSGUT Moores Law: Prozessoren werden immer energieeffizienter Alle 18 Monate halbiert sich der Energieverbrauch! Warum über Abwärmenutzung nachdenken?

3 DAS INTERNET DER ZUKUNFT... massiver Zuwachs in den nächsten 5 Jahren 4K Dr. Jens Struckmeier 03. November 16

4 DAS INTERNET DER ZUKUNFT... Dr. Jens Struckmeier 03. November 16

5 DAS INTERNET DER ZUKUNFT WIRD GEPRÄGT VON Dr. Jens Struckmeier 03. November 16

6 Seite 6 VERGLEICH SERVERBESTAND DEUTSCHLAND - USA Borderstep Institut, Hintermann 2016

7 Seite 7 ENERGIEVERBRAUCH VON RECHENZENTREN

8 Seite 8 ENERGIEVERBRAUCH VON RECHENZENTREN [ ] data centres [ ] consume more than 3 % of US electricity, and approximately 1.5 % to 2 % of the global electricity, growing at a rate of approximately 12 % annually. * *Greenpeace International 4/2011: How Dirty is your Data?

9 Seite 9 ABWÄRME VON RECHENZENTREN KÖNNTE NEUBAUTEN HEIZEN 10 Mrd. KWh/a entspricht... Dr. Jens Struckmeier 03. November 2016

10 Seite 10 ABWÄRME VON RECHENZENTREN KÖNNTE NEUBAUTEN HEIZEN 10 Mrd. KWh/a entspricht Wärmebedarf von 2 Mio. Einfamilienhäusern (je 165m 2 Wfl. im heutigen KfW40- oder Passivhäusstandard oder künftiger als Neubaustandard für alle Neubauten ab 2021: Heizwärmebedarf 15kWh/m 2 a, Heisswasserbedarf 15kWh/m 2 a) in Deutschland Lt. EU-Gebäuderichtline Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden" erschienen (2010/31/EU).

11 Modernes Rechenzentrum mit freier Kühlung? 28 MW PUE Druchschnitt RZ D 1,6 Cooling Towers at Google's Data Center in The Dalles, THE CLOUD Oregon, THAT HEATS HOMES by Connie WORLDWIDE Zhou PUE Facebook / Google 1,1... 1,06 PUE mit Heisswasserkühlung 1,05...1,01

12 Seite 12 ENERGIEEFFIZIENZ VON RECHENZENTREN PUE-Wert (Power Usage Effec2veness) Quelle: IDC-Studie 2014 PUE > 2,0 PUE < 1,3 PUE 1,5-2,0 Hinweis: 122 Befragte

13 Seite 13 LÄSST SICH DIESE WÄRME NUTZEN?

14 Seite 14 JA MITTELS HEISSWASSERKÜHLUNG

15 LEISTUNGSDICHTE CPU Seite 15 Wärmeleistungsdichte einer CPU entspricht einer Herdplatte Stimmt das?

16 LEISTUNGSDICHTE CPU Seite 16

17 LEISTUNGSDICHTE CPU Seite

18 LEISTUNGSDICHTE CPU Seite 18 Intel Xeon E v4: 7,2 Milliarden Transistoren, bis 22Kerne: 456 mm 2, tdp: 145W Induktionsherd: 18cm Durchmesser, 2000W

19 LEISTUNGSDICHTE CPU Seite 19 Intel Xeon E v4: 7,2 Milliarden Transistoren, bis 22Kerne: 456 mm 2, tdp: 145W 31 Watt pro Quadratzentimeter Induktionsherd: 18cm Durchmesser, 2000W 8 Watt pro Quadratzentimeter 4x höher als bei der Herdplatte

20 Seite 20 IN DER PRESSE: AQUASAR, 2010

21 Seite 21 IN DER PRESSE: COOLMUC-2, MÜNCHEN 2016

22 Seite 22 IN DER PRESSE: CLOUD&HEAT TECHNOLOGIES

23 Heißwassergekühltes Rechenzentrum in Dresden (2015) Nummer 6 von 18 verteilten Rechenzentren THE CLOUD THAT HEATS HOMES WORLDWIDE

24 Seite 24 SERVERABWÄRME ALS NUTZWÄRME IM GEBÄUDE WARMWASSER UND HEIZUNGSVERSORGUNG

25 Seite 25 Dr. Jens Struckmeier 03. November 16

26 Name der Präsentation Seite 26 EINSPARUNGSPOTENZIAL MIT HEIßWASSERKÜHLUNG Kühlkosten 90 % weniger Kühlkosten im Vergleich zu klassischer Kühlung Heizkosten bis zu 97 % weniger Heizkosten gesamt kwh pro Rack und Jahr und 8 Tonnen CO 2 Pro MW Rechenzentrum kwh Heizkosten und Tonnen CO 2

27 Seite 27 GRÜNER STROM UMWANDLUNG IN GRÜNE RECHENLEISTUNG UND WÄRME (INDUSTRIELLE ABWÄRME ZU NUTZWÄRME) Problem Niedertempeartur Heizung und Warmwasser noch kein Standard In vielen Fällen Rücklauftemperaturanhebung der Nahwärme sehr sinnvoll Cloud&Heat

28 Seite 28 GRÜNER STROM UMWANDLUNG IN GRÜNE RECHENLEISTUNG UND WÄRME (INDUSTRIELLE ABWÄRME ZU NUTZWÄRME)

29 Seite 29 GOOD PRACTICE BEISPIEL: MÄNTSÄLÄ, FINLAND source: HeatpumpsToday: Yandex datacenter

30 Seite 30 GOOD PRACTICE BEISPIEL: MÄNTSÄLÄ, FINLAND

31 Seite 31 C&H HEIßWASSERKÜHLUNG: 60 C DEUTSCHER RECHENZENTRUMSPREIS 2016

32 Seite % DIREKTWASSERGEKÜHLTE SERVER Intel Xeon E-5 Dual Socket Board 2xSSD wassergekühlt Tropffreie Schnellkonnektoren für Strom und Wasser Bis zu 80 Server / 20kW pro Rack Fanless Design geräuschlos höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit durch redundante Pumpen & Regelungstechnik Dr. Jens Struckmeier 03. November 16

33 Seite 33 ZUVERLÄSSIGER WASSERKREISLAUF MIT REDUNDANZ KOSTENEFFIZIENZ HEIßWASSERKREISLAUF Dr. Jens Struckmeier 03. November 16

34 Seite 34 FIRST AND ACTUAL PROJECT IN NORWAY DATACENTER IN A CONTAINER Skalierbares, transportierbares, wassergekühltes Rechenzentrumslösung im Containerformat Das installierte Wasserkühlungskonzept basiert auf der patentierten Cloud&Heat- Technologie Heizanschluss an jedes Heizsystem möglich Containergröße: herkömmliche 20-Fuß- Einheit Bis zu 120 kw Wärme (mit Serverlast 40 kw pro Container) Dr. Jens Struckmeier 03. November 16

35 Seite 35 SICHERER, ZUVERLÄSSIGER UND EINFACHER BETRIEB ZENTRALES AUTOMATISIERTES MONITORING FÜR SERVER & WÄRMEMANAGEMENT ERFORDERLICH

36 Seite 36 ENERGIEFLUßDIAGRAMM & ECHTZEIT PUE MESSUNG WALLOTSTRASSE PUE 1.014, ERE 0.68 (WELTREKORD)

37 Seite 37 FAZIT: ABWÄRMENUTZUNG ERFORDERT PARADIGMENWECHSEL EINSPARUNGSPOTENTIAL DER WASSERKÜHLUNG PRO 1 MW kwh t CO Energiekosten 10 Mio. kwh Tonnen CO Mio. Heiz-/Kühlkosten

38 Seite 38 AUSBLICK: MIT SERVERN KÜHLEN

39 Seite 39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Ø Planung, Bau und Betrieb von heißwassergekühlten Rechenzentren seit 2009 Ø Beratung, Installation und Betrieb von OpenStack (im Produktivbetrieb seit 2011) Mit freundlicher Unterstützung durch: SAB/Freistaat Sachsen, Saena, BMBF, EU-FP7 (SERECA, SafeCloud, FAST REALTIME CLOUD&HEAT Technologies GmbH Zeitenströmung Halle 15 Königsbrücker Str. 96 D Dresden T: F: