Energieoptimierung im Bereich der technischen Infrastruktur Rechenzentrum

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1 Energieoptimierung im Bereich der technischen Infrastruktur Rechenzentrum Einsatz von Wärmepumpen Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE

2 e-shelter Planen Bauen Betreiben Ein Entwicklungskreislauf 2 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

3 Derzeit betreibt e-shelter m² Rechenzentrumsfläche weitere Standorte mit insgesamt m² werden entwickelt oder sind im Bau Rechenzentrums-Campus Frankfurt m² R-Fläche 24x7 Notruf- & Service-Leitstelle Unternehmenssitz Rechenzentrum Berlin m² R-Fläche Rechenzentrum ürich m² R-Fläche (bis m² 2.BA) Rechenzentrum Frankfurt m² R-Fläche (bis m² 4.BA) London Hamburg Frankfurt/ ain Berlin Colocation entren Hamburg (1.230 m²) Frankfurt (1.900 m²) ünchen (1.960 m²) Neue Standorte London ünchen 2 e-shelter Rechenzentrumsstandort e-shelter Rechenzentrum in Planung ürich ünchen 3 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

4 Von der Planung bis zum Betrieb der R-Flächen ein übergreifender Entwicklungsablauf mit eigenen Ressourcen planen bauen betreiben Planungsrichtlinien durch eigene Planungsabteilung Fokus auf Rechenzentrumsneubauten Einsatz von bewährten Technologien (state of the Art) Permanente F u. E Aktivitäten (auch im Rahmen von Arbeitskreisen und Workshops mit Entwicklungsabteilungen namhafter Hersteller und Forschungsinstitute) hinsichtlich neuer Technologien z.b. bzgl. Energieeffizienz 4 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

5 Energieoptimierung im Bereich der technischen Infrastruktur Rechenzentrum Energieeffizienz essen und Bewerten 5 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

6 Der PUE-Faktor soll die Energieeffizienz eines Rechenzentrums beschreiben Bewertung des PUE-Faktors zur Vergleichbarkeit einzelner Standorte Power Usage Effectiveness (PUE) PUE = Gesamt-Energiebedarf ( P1) Energiebedarf des IT Equipments (P2) Bewertung des PUE-Faktors (gilt für Großrechenzentren) Quelle: the green grid.com 1,3 3,5 Einflussgrößen und Abhängigkeiten des Gesamtenergiebedarfs P1 essung nach Kategorien 0-3 (Quelle Bitkom) Angabe des Levels oder der TIER des R Standorts (z.b. Uptime, TÜV-IT oder vergleichbar) Standortfaktor für Lage des R (z.b. Baukennzahl) sehr effizient sehr ineffizient Standortfaktor für Quelle: the green grid.com Wetterzone (Temperatur/rel. Feuchte) Berechnung des PUE-Faktors Auslastungsgrad IT (Energiebedarf P2) 6 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

7 Energieeffizienz eines Rechenzentrums Bewertung der essung mit Detailmessung Tx (1+2) / (5+6+7) = PUE 2 1 SHV 20kV SHV 20kV = TFP (Total Facility Power) Kategorie 2 essung D 8 3 NSHV 1 3 bzw. 2 4 = Verlustleistung Trafo 4 NSHV Technik D 9 3 (5+6+7) = Verlustleistung USV USV USV NA NSHV /USV = TIT Total IT Equipment Power PDU PUE 2 =1,59 per anno Technikalter: 5 Jahre Konventionelle Kaltwasserkühlung 12/18 TIER 3 (Klima) -Kühlung ab < 9 C Wetterzone Frankfurt R Stadtnähe 65% Auslastung IT Strom x KV-IT 5 KV-IT 6 KV-IT 7 KV-IT Rechenzentren (e-suiten) UV-Technik Kälte, Klima, Pumpen,. Gebäudetechnik UV-Allgemein Beleuchtung, Aufzüge, usw. = Strom (A) und Verbrauchsmessung (kwh), T1 Technikdetailzählung, A1 Allgemeindetailzählung = Kopfverteiler (IT Verbraucher) T1 NA = Netzanalysator (nach EN 50160)..B. Berg FT 6040 oder Janiza UG 605 oder gleichwertig. T2 T3 A1 7 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

8 Energieeffizienz eines Rechenzentrums Bewertung der essung mit Detailmessung Direkt vergleichbare Anlagen (/Jahr) Niederspannungshauptverteilung A Niederspannungshauptverteilung B - Kälteerzeugung - Kälteverteilung - Antriebsenergie Umluftkühlgeräte - USV Anlagen - Trafo Verlustleistung - Dieseleigenbedarf - IT Verbraucher K K K Elektroenergiezähler (kwh) Kältemaschinen Kältemengenzähler (kwh) Antriebsenergie Kälteenergie = Energieeffizienzfaktor Nicht direkt vergleichbare Anlagen (/Jahr) - Rohrbegleitheizungen - Kühlung/Heizen von Anlagen wie: - Niederspannungshauptverteilungen - Stromschienen/Kabel im Doppelboden - Kühlen/Heizen von Technik- und Büroräume - Beleuchtung - Wasserverbrauch für Technische Anlagen - Be- und Entfeuchten 69,4kWh Unterverteilung Antriebsenergie Beispiel Elektroenergiezähler (kwh) Umluftkühlgerät Umluftkühlgerät Umluftkühlgerät Faktor Antriebsenergie: 69,4kWh / 917 KW/h = 0,076 Faktor Befeuchtungsenergie: 5,0 kwh / 917 KW/h = 0,00545 Unterverteilung IT Verbraucher Unterverteilung Dampfbefeuchter Elektroenergiezähler (kwh) 917 kwh Kälteproduktion = 1.878,87kWh Kältebedarf = z.b ,87kWh Niederspannungshauptverteilung A Kältemengenzähler (kwh) Niederspannungshauptverteilung B Beispiel: Elektr. Antriebsenergie= 11,111kWh Elektr. Antriebsenergieenergie Kälteproduktion bzw. Bedarf 11,111kWh / 1.878,87 kwh = 0,0059 = Energieeffizienzfaktor 8 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

9 Der PUE-Faktor soll die Energieeffizienz eines Rechenzentrums beschreiben Bewertung des PUE-Faktors zur Vergleichbarkeit einzelner Standorte Power Usage Effectiveness (PUE) Persönliche Anmerkungen: PUE = Gesamt-Energiebedarf ( P1) Energiebedarf des IT Equipments (P2) Eine Bewertung, inwieweit ein Rechenzentrum effizient ist, kann nicht ausschließlich über den PUE abgebildet werden. Bewertung des PUE-Faktors (gilt für Großrechenzentren) 1,3 3,5 sehr effizient Quelle: the green grid.com sehr ineffizient Quelle: the green grid.com Berechnung des PUE-Faktors Es sind die äußeren Bedingungen zu berücksichtigen (2011 war es am Standort Berlin 2 C (K) kälter wie am Standort Frankfurt). Es sind die vorgenannten Betriebsbedingungen (Tierklasse, Auslastung) zu berücksichtigen. Energieeffizienz sollte systematisch und systembezogen ermittelt werden (vergleichbar). Für die Ermittlung des PUE muss auch die Heizenergie (Gas/Öl) sowie das eventuell benötigte Wasser/Abwasser von technischen Einrichtungen berücksichtigt werden. 9 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

10 Verbesserung der Energieeffizienz Nutzen der Abwärme von IT Verbraucher zur inimierung von Heizenergie 10 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

11 Nutzen der Abwärme von IT Verbraucher zur inimierung von Heizenergie Standardisierter Grundaufbau Kälteerzeugung Kälteerzeugungssystem Rümlang (Funktionsschaltbild) 20 C 16 C 14 C u den Verbraucher Wärmetauscher für Freecoolingbetrieb K K K K K K K Wärmetauscher für Freecoolingbetrieb 20 C 16 C 14 C u den Verbraucher 11 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

12 14 C Nutzen der Abwärme von IT Verbraucher zur inimierung von Heizenergie Standardisierter Grundaufbau Kälteverteilung mit Einbindung der Wärmepumpe Kälteverteilungssystem Rümlang (Funktionsschaltbild) u den Rückkühler u den Rückkühler u den Kältemaschinen u den Kältemaschinen Dachfläche Kältezentrale Heizung- Warmwasser Kaltwasser Sekundär Pumpen 20 C 16 C Wärmepumpe Heizungspufferspeicher 20 C 16 C Kaltwasser Sekundär Pumpen Wärmetauscher für Freecoolingbetrieb Wärmetauscher für Freecoolingbetrieb 14 C u den Verbrauchern ortstrom 3 Schichtenspeicher (die Temperaturen dienen nur als Beispiel) u den Verbraucher ortstrom 3 Schichtenspeicher (die Temperaturen dienen nur als Beispiel) Kaltwassersystem ohne Glykol Kaltwassersystem mit Glykol Wird nur bei Wartung, Reparatur oder im Notbetrieb benötigt. 12 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

13 Nutzen der Abwärme von IT Verbraucher zur inimierung von Heizenergie Standardisierter Grundaufbau Kälteverteilung (Funktionsschemata) 13 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

14 Nutzen der Abwärme von IT Verbraucher zur inimierung von Heizenergie Heizungsversorgung (Funktionsschemata) Technische Daten Wärmepumpe Hersteller :Thermea Kältemittel :CO² COP : 5 Vorlauftemperatur bis : 90 C Wärmeleistung (1BA) : 440KW * ax. Wärmeleistung :1000KW (Endausbau) Versorgungsbereiche intern - Statische Heizung Büros und Nebenräume - Vor/Nacherhitzer Lüftungsanlagen - Vorheizung Dieselanlagen Versorgungsbereiche extern (1 BA) - Bürogebäude : 300KW Versorgungsbereiche geplant (2 BA) - Eigenes Bürogebäude - Hotel * Abhängig von Delta T Vor/Rücklauftemperatur 14 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

15 CO 2 -Wärmepumpe als Warmwassererzeuger Wärmeerzeugung im Vergleich zu Gasheizung und elektr. Heizung Betriebsstunden p.a. : 1.700h /kwh Strom: 0,12 /kwh Erdgas: 0, (89) kw ~ kw CoP k : 2,1 (214 kw CoP k : 2,4) 14 C (8 C) 20 C (14 C) CO 2 - Wärmepumpe CoP g : 5,2 (5,9) 40 C (40 C) 90 C (55 C) 314 kw CoP h : 3,1 (314 kw CoP h : 3,5) 40 C Erdgas: 324 kwh 11 kwh/m³29,4 m³/h Gasheizung 314 kw ~ Wirkungsgrad: 97% 90 C 40 C 317 kw elektr. Heizung 314 kw ~ Wirkungsgrad: 99% 90 C Werte in Klammern für R134a Wärmepumpe 15 Hamburg, , ECOTRIALOG 5: TRAPELPFADE R.Siebert

16 Vielen Dank.