IT2Green Energieeffiziente IKT für Mittelstand, Verwaltung und Wohnen

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1 IT2Green Energieeffiziente IKT für Mittelstand, Verwaltung und Wohnen Dr. Lutz Stobbe, Leiter IT2Green Begleitforschung Fraunhofer IZM, Berlin

2 IKT Stromverbrauch in Deutschland Etwa 60 TWh im Jahr 2010 >10 % des Gesamtstrombedarfs in Deutschland Telekommunikation: 2010: ca. 6 TWh/a Bürobereich: 2010: ca. 10 TWh/a Rechenzentren: 2010: ca. 10 TWh/a Haushalte: 2010: ca. 35 TWh/a 2

3 Prognose und beeinflussende Faktoren Identifizierung von Themenschwerpunkte für IT2Green Normalbetrieb Green-IT Lösungen Jährlicher Stromverbrauch (TWh/a) 3

4 Treiber steigenden Strombedarfs in der IKT Hohe Technologiedynamik im Bereich der Halbleiterindustrie (Moore) und der Telekommunikation (Shannon) generieren ubiquitäre Vernetzung und breitbandige Kommunikation von der untersten Geräteebene bis zum globalen Internet Der Zuwachs vernetzter Geräte kompensiert die Energieeffizienzsteigerung 4

5 Weitere Faktoren Internet-/ Cloud-basierte Dienste, Web 2.0 und insbesondere kundenspezifische Fernseh- und Videotechnologien treiben das Wachstum beim Datenverkehr Der Bandbreitenbedarf im Kernnetz verdoppelt sich alle 18 Monate (Quelle: IEEE Industry Connections Ethernet Bandwidth Assessment ) Bedarf an neuer Hardware / kürzere Produktlebenszyklen Social Network VoD Gaming SaaS IPTV Internet 5

6 Faktoren die den Gesamtenergiebedarf der IKT erhöhen Gerätebestand Ubiquitäre Vernetzung Verfügbare Dienste (www)??? Normalbetrieb Green-IT Lösungen Jährlicher Stromverbrauch (TWh/a) 6

7 Energieeffizienz ein Nebenprodukt von Moore s Law? Moore s Law: Die Anzahl der Transistoren pro Fläche verdoppelt sich alle 24 Monate Konstante Verbesserung der Rechenleistung und des Datentransports Koomey s Law: Energieeffizienz eines Computers ist proportional zur Größe der Transistoren und verdoppelt sich alle 18 Monate seit 1950 Linear Polynominal Spektrum technischer Verbesserungen 7

8 Moore s Law trägt immer noch zur steigenden Energieeffizienz bei, aber Spannungsanpassung und mikroelektronische Aufbau- und Verbindungstechnik halten nicht mit der Chip-Miniaturisierung mit (Diskrepanz): Weniger nutzbare Transistoren, steigende Energiedichte, Elektromigration Neue Technologien müssen multiple Problem adressieren: Energieeffizienz vs. Zuverlässigkeit vs. Materialbedarf Chip: More Moore Baugruppe: More than Moore Elektromigration Spannungsanpassung 3D Hetero System Integration Thermisches Management 8

9 Energieeffizienz durch Systemdesign & Ressourcenmanagement 1. Schritt: Hardwareressourcen überwachen, bewerten und managen 2. Schritt: Hardware durch verbessertes Systemdesign konsolidieren Data Center Data Center 9

10 Zwei Wirtschaftsbereiche - Welchen Nutzen ziehen sie? Energy Production and Renewable Energy Transformation and Storage Energy Domain Smart Energy Grid ICT Domain 10

11 Flexibler Betrieb: Energienutzung bei Verfügbarkeit Energy Production and Renewable Energy Transformation and Storage Energy Domain Smart Energy Grid ICT Domain Data Centre and Clouds 11

12 Green IT Lösungen Gerätebestand Ubiquitäre Vernetzung Verfügbare Dienste (www) Technologie Systemdesign Betriebsoptimierung Normalbetrieb Green-IT Lösungen Jährlicher Stromverbrauch (TWh/a) 12

13 IT2Green Überblick: IT2Green Energieeffiziente IKT für Mittelstand, Verwaltung und Wohnen Programm finanziert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Laufzeit M Förderung durch BMWi 10 Forschungsprojekte Teilnehmer: Unternehmen, Universitäten und Forschungsinstitute und Behörden 13

14 IT2Green Ziele und Themencluster: Entwicklung von Ende-zu-Ende-Lösungen für energieeffiziente IKT Fokus auf lastadaptive Hardwarenutzung durch Systemoptimierung Zehn Projekte unterteilt in drei thematische Forschungscluster Projects: ComGreen IntelliSpektrum Desi Projects: Adaptive Sense Pinta Migrate! Projects: AC4DC Green Government Cloud Green PAD Green IT Cockpit 14

15 Projekt AC4DC Optimierung von IT-Nutzung und neuartige Konzepte für Rechenzentren Dezentralisiertes Backup der Daten Live-migration von Diensten zwischen Rechenzentren Associated partner: 2012 Picture source: Rittal 15

16 Energieoptimierung im Rechenzentren Messung und Modellierung von Lastprofilen (IT + Infrastruktur) Zentralisiertes Last- und Energiemanagement basierend auf Lastprognosen Container-RZ mit einer Kraft-Wärme-Kopplung (BHKW) Lastadaptive USV- und Kühlungssysteme Picture source: Rittal Picture source: Rittal 16

17 Dezentralisiertes Datenbackup Idee: Nutzung von Speicherkapazität dezentralisierter Endnutzerhardware Entwicklung eines sicheren und effizienten Algorithmus zur (De-)Codierung und (Re-)Distribution Messung des Energieverbrauchs und möglicher Einsparpotenziale Bildquelle : Uni Paderborn Bildquelle: Rittal 17

18 Live-Migration von Diensten zwischen Rechenzentren Realisierung von Lastverschiebung zwischen Rechenzentren Nutzbarmachung erneuerbarer Energien durch komplexe Prognosen Bildquelle: Rittal 18

19 IT2Green Begleitforschung Partner: Fraunhofer IZM und ISI (Evaluation) VDIVDE-IT (Öffentlichkeitsarbeit) Tasks: Evaluierung des Projektfortschritts Monitoring von Trends und Empfehlungen Wissenschaftliche Unterstützung und Querschnittsthemen Arbeitsgruppen: Messung der Energieeffizienz Neue Netze und Technologien Techno-ökonomische Wettbewerbsfaktoren 19

20 IT2Green Öffentlichkeitsarbeit Jährliche Statustreffen Messen, Kongresse (Cebit 2012) 20 Videos und Newsletter

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. phil. Lutz Stobbe Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) Abt. Environmental and Reliability Engineering Tel.: +49 (0)