Der Energiebedarf von Rechenzentren und kleineren IT-Installationen in Deutschland ist nach Bitkom-Angaben von 2010 bis 2020 von 10,5 Mrd. kWh auf 16 Mrd. kWh pro Jahr gestiegen. Trotzdem wurden Energiekosten in der Digitalwirtschaft lange Zeit wenig beachtet, da Strom verlässlich und vergleichsweise günstig war. Aufgrund der aktuellen Krise müssen Betreiber von Rechenzentren jedoch dringend Maßnahmen zur Energieeinsparung treffen.
Benedikt Ernst, Leiter des Bereichs Cloud Advisory von Kyndryl, zeigt in einem Gastbeitrag drei Stellschrauben, an denen sie drehen können.
1. Gebäudeinfrastruktur überprüfen
Betreiber von Rechenzentren sollten den Gesamtenergieverbrauch genau ermitteln und überwachen, um anschließend zu prüfen, wo es Optimierungspotenziale in der Infrastruktur gibt. Betreiber sollten daher auf ein gutes Energiemanagement und ein Monitoring achten. Generell gilt es, Haustechnik regelmäßig zu warten und gegebenenfalls zu erneuern. Eine besondere Bedeutung kommt im Data-Center-Umfeld der Klimatechnik zu. Diese kann sehr schnell ineffizient werden, wenn sie nicht optimal gewartet wird. Eine wichtige Kennzahl zur Überprüfung der Energieeffizienz ist dabei der sogenannte PUE-Wert. Die Power Usage Effectiveness gibt das Verhältnis des Gesamtstrombedarfes eines Rechenzentrums in Relation zum Strombedarf der IT-Infrastruktur an.
Ein weiterer Aspekt ist die Kühlung der Server selbst. Neue Verfahren und wie z. B. das Direct Chip Cooling versprechen viel Optimierungspotenzial. In Absprache mit den Hardware-Herstellern sollte zudem geprüft werden, ob sich bei der Kühlung durch eine leichte Temperaturerhöhung Energie einsparen lässt. Kyndryl konnte in seinen eigenen Rechenzentren durch eine Erhöhung von ein bis zwei Grad bereits fünf bis sieben Prozent Energie in der Kühlung einsparen.
Neben diesen Sparmaßnahmen ist auch der richtige Energiemix aus z. B. Ökostrom und Ökogas aus Windkraft, Blockheizkraftwerken oder Photovoltaik Anlagen zu prüfen. Abwärme aus Rechenzentren lässt sich außerdem nutzen, um naheliegende Gebäude zu beheizen. Dafür könnten Betreiber eine Kompensation von lokalen Energieversorgern bekommen, was ihre Kosten etwas abmildern würde.
2. Physische IT-Infrastruktur optimieren
Den größten Anteil am Energieverbrauch von Rechenzentren haben wenig überraschend die Komponenten der IT Infrastruktur wie z. B. Server, dicht gefolgt von der Kühlung der Systeme. Das bedeutet: Hier gibt es das größte Optimierungspotenzial. Am Anfang steht auch hier wieder eine genaue Analyse des Status quo. Unternahmen müssen wissen, welche Ressourcen wie stark ausgelastet sind und deren Stromverbrauch kennen. Anschließend lässt sich durch Hardware-Konsolidierung die Auslastung optimieren. Außerdem sollte geprüft werden, ob sich durch die Modernisierung von Hardware Einsparungen erzielen lassen. Auch Kyndryl selbst zog den turnusmäßigen Austausch von Hardware-Komponenten vor, da neue Generationen in der Regel wesentlich effizienter arbeiten.
In vielen Rechenzentren befindet sich zudem sogenannte Zombie-Hardware, auf der gar keine Anwendungen mehr laufen. In der Vergangenheit wurden solche Assets oft einfach weiterbetrieben, um auf Nummer sicher zu gehen. Um sie vollständig abzuschalten, benötigt es schließlich eine genaue Analyse, ob nicht doch noch relevante Anwendungen von dieser Hardware abhängig sind. Betreiber scheuten oft den Arbeitsaufwand für derartige Überprüfungen. Zur Energieeinsparungsstrategie bei Kyndryl gehörte es auch, diese Aufgabe endlich in Angriff zu nehmen. So konnten einige nicht mehr benötigte Server vom Netz genommen werden.
Ein weiteres häufiges Problem sind zu hohe Taktraten von Servern. Hier wurde bisher oft vorsorglich das Maximum ausgereizt, ohne sich am tatsächlichen Bedarf der Anwendungen auf dem jeweiligen Server zu orientieren. Das führte dazu, dass Rechner oft viel zu hoch getaktet waren, was den Stromverbrauch in die Höhe trieb. Um hier Abhilfe zu schaffen, muss auch wieder Arbeit investiert werden, da Betreiber jeden Server einzeln überprüfen müssen.
3. Einsparungen durch Virtualisierung
In dieser dritten Stufe geht es nicht mehr um physische Assets, sondern um die Möglichkeiten, die virtuelle Ressourcen bieten. Weniger aber leistungsfähigere Server verbrauchen in der Regel weniger Strom als viele, dafür nur teilweise ausgelastete Rechner. Basierend auf einem strukturellen Workload Assessment sollten Betreiber von Rechenzentren ausloten, welche Optimierungen sie mit Hypervisoren erzielen können. Außerdem kann es sich anbieten, in Kooperation mit Hyperscalern Ressourcen in die Cloud auszulagern. In einem letzten Schritt sollten Deployment und Monitoring virtueller Maschinen automatisiert werden.
Fazit
Bereits durch vergleichsweise einfache Maßnahmen lassen sich im Rechenzentrum beachtliche Einsparungen erzielen. In den Rechenzentren von Kyndryl brachten weniger Kühlung, Dekommissionierung von Zombie-Hardware, Taktratenreduktion und vorgezogene Hardware-Erneuerung zusammen etwa 15 bis 16 Prozent Einsparung. Dieses Potenzial sollten Betreiber in den Zeiten explodierender Strompreise auf keinen Fall ungenutzt lassen. Fehlen ihnen interne Ressourcen oder spezifisches Know-how kann sich auch die Zusammenarbeit mit einem Managed Service Provider anbieten. (ah)
