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Cool bleiben: Mehr Rechenleistung bei gleichzeitiger Verbesserung der Nachhaltigkeit von Rechenzentren

Die Gesellschaft verlangt den Rechenzentren und der digitalen Infrastruktur in der Pandemie viel ab, und im Großen und Ganzen haben diese auch geliefert.

Um den wachsenden Anforderungen an die Rechenleistung und an digitale Dienste jedoch gerecht zu werden, werden die Rechenzentren immer größer – von 10 oder 20 MW vor fünf Jahren auf jetzt bis zu 100 oder 200 MW.

Viele der größten neuen Rechenzentren werden von Co-Location-Anbietern (bei denen die Kunden Platz und Rechenleistung im Rechenzentrum mieten und gemeinsam nutzen) oder von Betreibern von „Hyperscale“-Rechenzentren wie Google, Amazon und Microsoft gebaut. Neue, energieintensive Technologien wie 5G-Mobilfunknetzwerke, Künstliche Intelligenz (KI) und Hochleistungsrechner werden an die Rechenzentren weitere Anforderungen stellen.

Diesen Anforderungen gerecht zu werden ist jedoch nur eine der Herausforderungen. Rechenzentren stehen außerdem unter zunehmendem Druck – von ihren Kunden, von den Regierungen und den Regulierungsbehörden −, mit weniger Aufwand mehr zu erreichen, mehr Rechenleistung zu liefern und dabei weniger Energie zu verbrauchen und auch weniger CO2 zu emittieren.

Ein wichtiger Aspekt bei der Kontrolle des Energieverbrauchs von Rechenzentren sowie anderer Nachhaltigkeitsfaktoren wie dem Wasserverbrauch ist die Effizienz und Effektivität der Kühlsysteme. Entwicklungen in der Kühltechnik waren eines der Hauptthemen beim Vertiv Data Center Cooling Innovation Forum, bei dem Beiträge von Vertiv, CBRE, dem Uptime Institute und Green Mountain vorgestellt wurden.

Trends bei Rechenzentren

Die Aktivitäten auf dem Markt für Rechenzentren haben sich im Jahr 2020 aufgrund der Pandemie verlangsamt. Jetzt nehmen sie jedoch wieder Fahrt auf und das erste Quartal war ein Rekordquartal, so Penny Madsen-Jones, Direktorin bei EMEA Data Center Research, Beratungs- und Transaktionsdienstleister bei CBRE, dem Beratungsunternehmen für Immobilien und Dienstleistungen. „Wir sind der Meinung, dass der Markt auf dem Weg in ein Rekordjahr ist, was Inbetriebnahmen betrifft, und in Kürze wird auch sehr viel Nachschub online gehen,” sagte sie bei einer Podiumsdiskussion während der Veranstaltung zum Thema Kühlung.

Andere wichtige Trends auf dem Markt für Rechenzentrumsleistungen sind der Anstieg der Anzahl von Unternehmen, die Co-Location-Rechenzentren nutzen, anstatt ihre eigenen Rechenzentren zu betreiben, um Zugang zur Cloud und zu Rechenzentren zu bekommen, die mit dem „Netzlastausgleich” experimentieren (d. h. zusätzlichen Umsatz dadurch zu erzeugen, dass Strom in die Netze zurückgespeist wird), fügt Madsen-Jones hinzu. Neue Märkte für Rechenzentren (innerhalb und außerhalb von Europa) fordern die vorherrschenden Standorte in Frankfurt, London, Amsterdam und Paris − oder „FLAP“, wie sie meist genannt werden, − und in den Vereinigten Staaten heraus, wie sie sagt.

Während der Pandemie mussten die Behörden ihren Mitarbeitern gestatten, zwischen verschiedenen Rechenzentren zu wechseln. In vielen Ländern standen diese auf der Liste der systemrelevanten Branchen/Tätigkeiten.

Ein stärkeres öffentliches Profil bedeutet auch, dass die Auswirkungen auf Gesellschaft und Umwelt genauer untersucht werden. Die Rechenzentrumsbranche boomt und verlangt nach Grundstücken, was die Grundstückspreise in Wohngebieten in die Höhe treiben kann, und die Stromnetze kommen an ihre Grenzen. Gleichzeitig sind sich auch die Regierungen mehr und mehr der CO2-Emissionen der Branche bewusst, die sich schätzungsweise auf ca. ein Prozent des weltweiten Stromverbrauchs belaufen, wobei manche Fachleute der Meinung sind, dass diese Zahl sogar noch höher sein könnte.

„Wir sehen zunehmendes Interesse von Seiten der Regulierungsbehörden in Europa und weltweit an den Umweltauswirkungen [einschließlich des Energie- und Wasserverbrauchs]“, so Ali Moinuddin, Geschäftsführer beim Uptime Institute, einer Organisation, die Standards für die Rechenzentrumsbranche veröffentlicht und diese im Hinblick auf Leistung und Effizienz berät.

Nachhaltigkeitsstandards

Es herrscht kein Mangel an Normen für Energieeffizienz wie die in der Europäischen Union gültigen Richtlinien für die Energieeffizienz in Rechenzentren.

Freiwillige Brancheninitiativen − wie der europäische „Climate Neutral Data Centre Pact“ zwischen den Anbietern von Cloud-Infrastruktur und den Betreibern von Rechenzentren, die vereinbart haben, die europäischen Rechenzentren bis 2030 klimaneutral zu machen,− sind ein Schritt in die richtige Richtung.

Immer mehr Organisationen verpflichten sich dazu, ihre CO2-Emissionen zu senken, oder versprechen wie Microsoft sogar, dass ihre CO2-Emissionen bis 2030 „negativ“ werden−, d. h. das Softwareunternehmen entzieht der Atmosphäre mehr CO2, als es erzeugt.

Um Rechenzentren dabei zu helfen, nachhaltiger zu werden, muss Vertiv den technologischen, regulatorischen und Marktentwicklungen "einen Schritt voraus" sein, um die "richtige Technologie für die richtige Umgebung" vorschlagen zu können, so Roberto Felisi, Senior Director, thermal global core offering und Leiter des Geschäftsbereichs Europe,

Middle East and Africa bei Vertiv.

Kühltechnologie

Durch technische Fortschritte wie „Flüssigkeitskühlung”, bei denen Vertiv einer der Marktführer ist, können Rechenzentren ihre CO2-Emissionen senken. Für eine Flüssigkeitskühlung ist weniger Energie zum Kühlen von Rechenzentren erforderlich als bei der Temperaturregelung durch Luftkühlung. Diese Technologie steckt momentan im Entwicklungsstadium und wird derzeit noch nicht in größerem Maß eingesetzt. Es wird jedoch erwartet, dass sie in den nächsten drei Jahren rasch wächst.

Eine neue Studie von Omdia, einem Unternehmen, das technische Forschung betreibt, prognostiziert zudem starkes Wachstum bei verschiedenen Formen der Flüssigkeitskühlung (darunter der „Immersionskühlung“, bei der Server und andere IT-Geräte in Tanks in Kühlmittel eingetaucht werden, und „Direct-to-Chip“, bei der flüssige Kühlmittel direkt in Computerchips in Geräten in Rechenzentren geleitet werden, um diese zu kühlen), die sich voraussichtlich zwischen 2020 und 2024 verdoppeln wird.

Nigel Gore, Senior Offering Manager bei Vertiv, fügte hinzu: „Bei der Flüssigkeitskühlung sind wir sehr davon abhängig, dass zwei technologische Fortschritte zusammentreffen. Rechenzentren müssen in der Lage sein, Flüssigkeitskühlung zu unterstützen und diese mit IT-Geräten zu verbinden, die mit Flüssigkeitskühlung betrieben werden können – zum Beispiel mit Direct-to-Chip-Flüssigkeitskühlung oder IT-Geräten mit Immersionsfunktion".

Mit der Flüssigkeitskühlung kann auch das High Density Computing energieeffizienter werden, so Gore.

Grüner Strom

Manche Rechenzentren wie Green Mountain in Norwegen leisten hier außerdem Pionierarbeit. Green Mountain ist ein ehemaliges Hochsicherheits-Munitionslager der NATO, in dem jetzt ein Rechenzentrum betrieben wird und das sich tief in den norwegischen Bergen befindet. Es wird ausschließlich mit Wasserkraft betrieben.

In jüngster Zeit ist Green Mountain, das bereits eines der weltweit nachhaltigsten Rechenzentren war, sogar noch umweltfreundlicher geworden, als die dafür verwendeten Technologien für Stromversorgung und Thermalmanagement gemeinsam mit Vertiv modernisiert wurden.

Bei Rechenzentren sind die beiden wichtigsten Fragen hinsichtlich ihrer Energieeffizienz: „Wie viel Energie wird bei Ihnen verbraucht und wie hoch ist der Wirkungsgrad Ihrer Rechenzentren bei der Umwandlung von Energie in Rechenleistung?” so Alexander de Flon Rønning, Design- und Produktmanager bei Green Mountain.

Aber egal welche Fortschritte bei Technologie und Selbstregelung erzielt werden, wird es höchstwahrscheinlich nicht ausreichen. Regierungen und Regulierungsbehörden weltweit werden der Branche wahrscheinlich neue Bestimmungen zu Energieeffizienz und Umweltschutz auferlegen („die Frage ist nicht wann, sondern ob”), so Moinuddin vom Uptime Institute.

Der Bedarf für nachhaltige Kühlinfrastruktur wird durch Kundennachfrage und Regelungen angetrieben. Mit Fortschritten wie der Flüssigkeitskühlung können die Betreiber von Rechenzentren diese Herausforderungen jedoch meistern.

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