Der Stromverbrauch: eine Herausforderung für Rechenzentren

Rechenzentren stehen im Mittelpunkt der Diskussionen, wenn es um den Energieverbrauch geht. Um den Herausforderungen in diesem Bereich besser begegnen zu können, wurde im Jahr 2020 die Swiss Datacenter Efficiency Association (SDEA) ins Leben gerufen. Diese Allianz aus Industrie- und Hochschulorganisationen hat sich zusammengeschlossen, um einen einheitlichen und integrierten Ansatz für die Zertifizierung der Effizienz und Emissionen von Rechenzentren in der Schweiz zu schaffen. Diese Idee ist jedoch nicht zufällig entstanden, sondern geht auf eine Herausforderung zurück, die digitalswitzerland im Jahr 2018 ausgerufen hat. Ziel der Challenge war es, die Schweiz zu einem attraktiven Land für die Beherbergung von Rechenzentren zu machen, indem ein Label zur Zertifizierung von grünen Rechenzentren eingeführt wird.

In einer Zeit, in der sich viele Fragen zur Energieversorgung stellen, sprach Energeiaplus mit dem Präsidenten der SDEA Babak Falsafi.

Energeiaplus: Wie viel Strom wird in Rechenzentren verbraucht und wohin fließt er?

Babak Falsafi, Vorsitzender der SDEA

Babak Falsafi: Die jüngste Volatilität auf den Energiemärkten und die Prognosen für einen beispiellosen Anstieg der Strompreise haben die Menschen dazu veranlasst, über den steigenden Strombedarf von IT-Abteilungen und Rechenzentren in den kommenden Jahren nachzudenken. Der Stromverbrauch in Rechenzentren war in den letzten zehn Jahren relativ stabil und macht heute mehr als 3,6% der Elektrizität in der Schweiz aus. Diese Stabilität lässt sich dadurch erklären, dass Unternehmen auf die Cloud umsteigen und Cloud-Anbieter auf den Stromverbrauch achten, um die Investitionsrendite zu maximieren, oder dass sie ihre IT-Geräte bei Mitbewohnern unterbringen, die nun immer effizientere Wohninfrastrukturen für Kühlung, Stromverteilung und Wärmerückgewinnung bauen. Dank der Pioniere des nachhaltigen Baus von Rechenzentren (DC) auf dem Vermietermarkt gehen heute mehr als 80% des Stroms in neu gebauten Rechenzentren in die IT-Geräte (Server, Speicher, Netzwerk).

Wie hoch ist das prognostizierte Wachstum des Stromverbrauchs in IT-Dienstleistungen?
Drei Trends werden einen grundlegenden Einfluss auf das Wachstum der Stromnachfrage in der IT haben. Der erste ist, dass die siliziumbasierten digitalen Geräte bei der Herstellung an physikalische Grenzen stoßen, um die Dichte pro Chip zu erhöhen, so dass mehr IT-Geräte gebaut und betrieben werden müssen, um dem anhaltenden Wachstum des Rechenbedarfs gerecht zu werden. Andererseits hat die künstliche Intelligenz in den letzten zehn Jahren ein Wachstum des Rechenbedarfs um das Sechsfache pro Jahr verzeichnet, was eine Größenordnung über den üblichen jährlichen Steigerungen der Chipdichte liegt. Und schließlich werden immer mehr Edge-Rechenzentren eingerichtet, um die Nähe von Nutzern und Datenquellen für digitale Souveränität und schnelle Entscheidungsfindung zu gewährleisten.

Welche Technologien können helfen, die Effizienz von IT-Abteilungen zu quantifizieren?
Der dominierende Indikator für die Effizienz in Rechenzentren ist seit Jahrzehnten der PUE (Power Usage Efficiency). Der PUE gibt den Anteil des Stroms an, der in der Infrastruktur des Rechenzentrums (Kühlung, elektrische Subsysteme) und nicht in der IT-Ausrüstung verbraucht wird. Moderne, in der Schweiz gebaute DCs streben einen PUE-Wert von unter 1,25 an. Von 1 MW, die an eine moderne DC mit einem PUE von 1,25 geliefert werden, werden 800 kW in der IT-Ausrüstung verbraucht. Was in den letzten Jahren gefehlt hat, sind klare Daten darüber, wie effizient die IT-Ausrüstung diese 800 kW verbraucht, um Dienstleistungen zu erbringen.

Daten zur IT-Effizienz sollten nicht nur die Effizienz der Hardware-Ausrüstung und die technologische Spitzenleistung berücksichtigen, sondern auch, ob die Rechen-, Kommunikations- und Speicherkapazität der Ausrüstung richtig dimensioniert ist, um die von den IT-Diensten angebotene Last zu bewältigen. Analog dazu nutzt ein hocheffizientes Haushaltsgerät (z. B. eine Waschmaschine), das einen ganzen Zyklus lang mit minimaler Last läuft, den Strom nicht effizient. Schließlich erfordern diese Indikatoren auch Richtlinien, Software-Tools und bewährte Verfahren, um korrekt gemessen zu werden.

Was ist das SDEA-Label und wie kann es helfen?
Das SDEA-Label wurde von einer Allianz aus akademischen und industriellen Partnern ins Leben gerufen, um die Effizienz und die Emissionen der gesamten "IT und Infrastruktur" in Rechenzentren zu zertifizieren. Das SDEA-Label schafft Klarheit darüber, wo und wie effizient der Stromverbrauch in einem Rechenzentrum ist. Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal des SDEA-Labels sind die Indikatoren für IT-Geräte und Wärmerückgewinnung. Das SDEA KPI-Tool, ein Rechner für ganzheitliche Effizienz und Emissionsquantifizierung, erfasst wichtige Daten, darunter die Konsolidierung und Virtualisierung von Arbeitslasten, die Nutzung von Servern, Speicher- und Netzwerkkomponenten, Datenkomprimierung, technologische Spitzenleistung von Komponenten und die Betriebstemperatur. Laut einer aktuellen Studie der Internationalen Energieagentur ist das SDEA-Label die einzige Zertifizierung für Rechenzentren, die eine quantitative Einstufung und nicht nur eine Genehmigung beinhaltet. Das SDEA-Label wird teilweise durch das Programm EnergieSchweiz des Bundesamtes für Energie finanziert und hat Schneider Electric und SICPA als Premiumsponsoren.

Kästchen:
Die Allianz wurde von Hewlett Packard Enterprise (HPE) initiiert und umfasst EcoCloud an der EPFL, Green IT Switzerland, die Hochschule Luzern (HSLU), den Schweizerischen Verband der Rechenzentren (SDCA ) und den Schweizerischen Verband der Telekommunikation (asut). Die Initiative wird vom Bundesamt für Energie durch das Programm EnergieSchweiz unterstützt.

Das Gespräch führte Fabien Lüthi, Kommunikation BFE