Ergebnisse einer neuen Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes

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1 Die Trends in Rechenzentren bis 2015 Ergebnisse einer neuen Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes Dr. Ralph Hintemann Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit Veranstaltung Rechenzentren energieeffizient betreiben Hamburg, 6. Dezember

2 Gliederung Einleitung / Bisherige Entwicklungen Aktuelle Trends Zukunftsszenarien 02

3 Entwicklung des spezifischen Stromverbrauchs von Computern Zuse Z4 Spezifischer Stromverbrauch 1 Billion 1 Mrd. 1 Mio CDC 1604 ERMETH CDC 6400/6500 IBM 370/168 PC Cray PC Pentium MUSIC PC Pentium 4 1 PC Dual Core Quellen: Aebischer et al. 1994, Ergänzung und Darstellung Borderstep 03

4 Entwicklung des Leistungsfähigkeit von Computern/Prozessoren Zahl der Transistoren 10 Mrd 1 Mrd 100 Mio 10 Mio 1 Mio Dual-Core Intel Itanium 2 Intel Pentium 4 Intel Pentium III Intel Pentium II Intel Pentium Intel 486 Intel Itanium 2 Intel Itanium Intel Quellen: Intel, Darstellung Borderstep 04

5 Entwicklung der Leistungsaufnahme (TDP) von Prozessoren Maximale Leistungsaufnahme (TDP) in Watt Core 2 Quad Extreme QX Intel Pentium D Intel Pentium Intel Pentium Dual Core E Intel Pentium Intel Pentium Intel Pentium Intel Pentium 60 Intel 486 DX 33 Intel 486 DX Quellen: Intel, Darstellung Borderstep 05

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

7 Entwicklung des Strompreises Preis pro kwh (in ) 0,1 0,095 0,09 0,085 0,08 0,075 0,07 0,065 0,06 Strompreis für Industriekunden in der EU Jahr Stromkosten der Rechenzentren haben in Deutschland haben sich zwischen 2000 und 2008 vervierfacht Quelle: Eurostat ( 07

8 Aufteilung Energiebedarf der Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2008 Gesamtstrombedarf: 10,1 TWh Quelle: Hintemann/Borderstep

9 Zahl der Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2008 Rechenzentrumstyp Serverschrank (3 bis 10 Server) Serverraum (bis 100 Server) Kleines Rechenzentrum (bis 500 Server) Mittleres Rechenzentrum (bis Server) Großes Rechenzentrum (über Server) Anzahl Quelle: Hintemann/Fichter - Borderstep

10 Gliederung Einleitung / Bisherige Entwicklungen Aktuelle Trends Å Cloud Computing und Virtualisierung Å IT Hardware Å Rechenzentrums-Infrastruktur Zukunftsszenarien 010

11 Analysten und Presse zu Cloud Computing und Virtualisierung 011

12 Ein Blick zurück die Sicht auf Application Service Providing (ASP) in 2000/2001 IDC: weltweiter ASP -Markt in 2005 bei 25 Mrd. Dollar Gartner : Weltweiter ASP -Markt wächst bis 2003 auf über 20 Mrd. Dollar BITKOM: ASP mit deutlich zweistelligen Wachstumsraten IDC: Jährliche Wachstumsraten ASP liegen in Europa bei 130 % von IDC: ASP-Markt wächst Software zur Miete vor dem Durchbruch Net: ASP - Alter Wein in neuen Schläuchen 012

13 Cloud Computing alter Wein in neuen Schläuchen? Ebenen des Cloud Computings Infrastructure as a Service (IaaS) Platform as a Service (PaaS) Software as a Service (SaaS) Public Cloud Private, Hybrid oder Public Cloud Organisationsgrenze Private Cloud Hybrid Cloud 013

14 Auswirkungen von Virtualisierung bis 2015 Zwei Effekte Verringerung des Stromverbrauchs Zunahme der der Leistungsfähigkeit der IT, d.h. bei gleicher Hardware steigt die effektiv erbrachte Leistung Ohne einen über das aktuelle Ausmaß hinausgehenden Einsatz von Virtualisierung würden die deutschen Rechenzentren im Jahr 2015 Jährlich 4 bis 6 TWh mehr Strom verbrauchen (bei gleicher Leistungsfähigkeit) Bzw. ca. 25 % weniger Rechen- und Speicherleistung zur Verfügung stellen (bei gleicher Hardware-Ausstattung) Quelle: Hintemann / Borderstep

15 Entwicklung der Anzahl der physikalischen Server in den Rechenzentren in Deutschland (Business as usual) Quelle: Hintemann / Borderstep

16 Verwendung von SSD statt HDD? Borderstep-Umfrage: In 2015 sind ca. 20 % der RZ-Festplatten SSD Read IOPS 115X INCREASE 120 HDDs 36,000 IOPS 12 GB/sec sustained BW 1452 Watts 8.8 TB Per HDD: R/W 100 MB/sec 300 IOPS 12.1 W (active) Sustained BW 3X INCREASE 120 SSDs 4,200,000 IOPS 36 GB/sec sustained BW 288 Watts 3.8 TB Per SSD: Read 250 MB/sec Write 170 MB/sec 35,000 IOPS (Read) 2.4 W (active) Energy Costs 5X REDUCTION Quelle: Intel 016

17 Trends bei der IT in Rechenzentren bis 2015 Datenvolumen in Rechenzentren steigt erheblich Virtualisierung und Cloud Computing (BITKOM: Jährliche Wachstumsraten 20-30%, in Deutschland über 45%) Dennoch mehr physikalische Server - mehr große Rechenzentren Strombedarf der IT schwankt stärker zeitlich und räumlich Kleinere Festplatten (2,5 und SSD) Nutzungsdauer von Geräten ändert sich wenig Mehr Netzwerktechnik in Rechenzentren Anteil der Glasfaserverkabelung verdoppelt sich 017

18 Trends bei der Rechenzentrums-Infrastruktur bis 2015 Verfügbarkeitsanforderungen steigen Å Mehr USVen Å Mehr Redundanz Anteil wassergekühlter Racks steigt Mehr modulare Systeme bei der Infrastruktur Klimatisierung wird deutlich energieeffizienter Å Anteil Freie Kühlung steigt Å Anteil Einhausungen Kalt/Warmgang steigt deutlich an Å Abwärmenutzung 018

19 Gliederung Einleitung / Bisherige Entwicklungen Aktuelle Trends Zukunftsszenarien 019

20 Szenarien Energieverbrauch von Servern/Rechenzentren in Deutschland Quelle: Hintemann/Fichter - Borderstep

21 Aufteilung Energiebedarf der Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2015 Business as usual Green IT Stromverbrauch: 14,2 TWh Quelle: Hintemann/Borderstep 2010 Stromverbrauch: 6,0 TWh 021

22 Entwicklung der Stromkosten der Rechenzentren in Deutschland Quelle: Hintemann/Fichter - Borderstep

23 Materialbedarf der Rechenzentren in Deutschland Quelle: Hintemann/Fichter - Borderstep

24 Elektronikbestand in den Rechenzentren in Deutschland Materialmenge (in t) Elektronik Großes Rechenzentrum Mittleres Rechenzentrum Kleines Rechenzentrum Serverraum Serverschrank Business as usual 2015 Green IT Quelle: Hintemann/Fichter - Borderstep

25 Es kommt nicht darauf an, die Zukunft vorherzusagen, sondern auf die Zukunft vorbereitet zu sein... Perikles, griech. Staatsmann, v.chr. 025

26 Fragen? 026

27 Kontakt Dr. Ralph Hintemann Senior Researcher Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit ggmbh Clayallee 323 D Berlin, Germany Tel. +49.(0) Fax +49.(0) Studie: Hintemann, R.; Fichter, K.: Materialbestand der Rechenzentren in Deutschland - Eine Bestandsaufnahme zur Ermittlung von Ressourcen- und Energieeinsatz, Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes, Berlin 2010 Download möglich unter: 027