Rechenzentren verbrauchen 3-5 % des gesamten Stroms auf dem Planeten, und in einigen Ländern, wie zum Beispiel China, liegt dieser Wert sogar bei 7 %. Rechenzentren benötigen rund um die Uhr Strom, um den reibungslosen Betrieb der Geräte zu gewährleisten. Dadurch verursacht der Betrieb von Rechenzentren Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre und ist hinsichtlich des Ausmaßes der negativen Auswirkungen auf die Natur mit Flugreisen vergleichbar. Wir haben die neuesten Forschungsergebnisse zusammengestellt, um herauszufinden, wie sich Rechenzentren auf die Umwelt auswirken, ob sich dies ändern lässt und ob es in Russland ähnliche Initiativen gibt.
Nach letzterem Die umweltbewussten Rechenzentren von Supermicro, die umweltfreundliche Lösungen implementieren, könnten ihre Umweltbelastung um 80 % reduzieren. Und die eingesparte Energie reicht aus, um alle Casinos in Las Vegas 37 Jahre lang beleuchtet zu halten. Doch derzeit können nur 12 % der Rechenzentren weltweit als „grün“ bezeichnet werden.
basierend auf einer Umfrage unter 5000 Vertretern der IT-Branche. Es stellte sich heraus, dass 86 % der Befragten im Allgemeinen nicht über die Auswirkungen von Rechenzentren auf die Umwelt nachdenken. Und nur 15 % der Rechenzentrumsmanager machen sich Sorgen um die soziale Verantwortung und die Bewertung der Energieeffizienz eines Unternehmens. Die Branche hat sich weitgehend auf Ziele im Zusammenhang mit der betrieblichen Ausfallsicherheit und nicht auf die Energieeffizienz konzentriert. Obwohl die Konzentration auf Letzteres für Rechenzentren von Vorteil ist: Das durchschnittliche Unternehmen kann bis zu 38 Millionen US-Dollar an Energieressourcen einsparen.
PUE
PUE (Power Utilization Efficiency) ist eine Kennzahl, die die Energieeffizienz eines Rechenzentrums bewertet. Die Maßnahme wurde 2007 von Mitgliedern des Green Grid-Konsortiums genehmigt. PUE spiegelt das Verhältnis der von einem Rechenzentrum verbrauchten elektrischen Energie zur direkt von der Rechenzentrumsausrüstung verbrauchten Energie wider. Wenn das Rechenzentrum also 10 MW Strom aus dem Netzwerk erhält und alle Geräte bei 5 MW „halten“, beträgt der PUE-Indikator 2. Wenn die „Lücke“ in den Messwerten abnimmt und der größte Teil des Stroms die Geräte erreicht , tendiert der Koeffizient dazu, dass der ideale Indikator eins ist.
Die August Global Data Center Survey des Uptime Institute befragte 900 Rechenzentrumsbetreiber und ermittelte den weltweiten durchschnittlichen PUE bei 1,59. Insgesamt schwankt der Wert seit 2013 auf diesem Niveau. Zum Vergleich: Im Jahr 2013 lag der PUE bei 1,65, im Jahr 2018 bei 1 und im Jahr 58 bei 2019.
Obwohl PUE nicht fair genug ist, um verschiedene Rechenzentren und Regionen zu vergleichen, erstellt das Uptime Institute solche Vergleichstabellen.
Die Ungerechtigkeit des Vergleichs liegt darin begründet, dass sich einige Rechenzentren in schlechteren klimatischen Bedingungen befinden. Um ein herkömmliches Rechenzentrum in Afrika zu kühlen, wird daher viel mehr Strom benötigt als für ein Rechenzentrum in Nordeuropa.
Es ist logisch, dass sich die energieineffizientesten Rechenzentren in Lateinamerika, Afrika, dem Nahen Osten und Teilen der Asien-Pazifik-Region befinden. Am „vorbildlichsten“ in Bezug auf den PUE-Indikator waren Europa und die Region zwischen den USA und Kanada. In diesen Ländern gibt es übrigens mehr Befragte – 95 bzw. 92 Rechenzentrumsanbieter.
Die Studie bewertete auch Rechenzentren in Russland und den GUS-Staaten. Allerdings nahmen nur 9 Befragte an der Umfrage teil. Der PUE der inländischen und „benachbarten“ Rechenzentren betrug 1,6.
So senken Sie den PUE
Natürliche Kühlung
Согласно Etwa 40 % des gesamten Energieverbrauchs von Rechenzentren entfallen auf den Betrieb künstlicher Kühlsysteme. Der Einsatz natürlicher Kühlung (Freikühlung) trägt dazu bei, die Kosten deutlich zu senken. Bei diesem System wird Außenluft gefiltert, erwärmt oder gekühlt und anschließend den Serverräumen zugeführt. Die „Abluft“-Heißluft wird nach außen abgeführt oder bei Bedarf teilweise mit dem Zustrom vermischt.
Bei der freien Kühlung ist das Klima von großer Bedeutung. Je passender die Außenlufttemperatur für den Rechenzentrumsraum ist, desto weniger Energie wird benötigt, um ihn in den gewünschten „Zustand“ zu bringen.
Darüber hinaus kann sich das Rechenzentrum in der Nähe eines Stausees befinden – in diesem Fall kann dessen Wasser zur Kühlung des Rechenzentrums genutzt werden. Laut Prognosen von Stratistics MRC wird der Wert des Marktes für Flüssigkeitskühlungstechnologie im Jahr 2023 übrigens 4,55 Milliarden US-Dollar erreichen. Zu seinen Arten gehören Immersionskühlung (Eintauchen von Geräten in Immersionsöl) und adiabatische Kühlung (basierend auf Verdampfungstechnologie, die in Facebook verwendet wird). Rechenzentren), Wärmeaustausch (das Kühlmittel mit der erforderlichen Temperatur gelangt direkt zum Rack mit der Ausrüstung und entfernt überschüssige Wärme).
Überwachung und rechtzeitiger Austausch der Ausrüstung
Auch die richtige Nutzung der im Rechenzentrum vorhandenen Kapazitäten trägt zur Verbesserung der Energieeffizienz bei. Bereits gekaufte Server müssen entweder für Kundenaufgaben arbeiten oder im Leerlauf keinen Strom verbrauchen. Eine Möglichkeit, die Kontrolle zu behalten, ist der Einsatz von Infrastrukturmanagementsoftware. Zum Beispiel das Data Center Infrastructure Management (DCIM)-System. Eine solche Software verteilt die Last auf den Servern automatisch neu, schaltet ungenutzte Geräte ab und gibt Empfehlungen zur Geschwindigkeit der Kühlventilatoren (wiederum, um Energie bei übermäßiger Kühlung zu sparen).
Ein wichtiger Teil der Verbesserung der Energieeffizienz eines Rechenzentrums ist die rechtzeitige Aktualisierung der Ausrüstung. Ein veralteter Server ist der neuen Generation in Bezug auf Leistung und Ressourcenverbrauch meist unterlegen. Um den PUE zu senken, wird daher empfohlen, die Geräte so oft wie möglich zu aktualisieren – einige Unternehmen führen dies jedes Jahr durch. Aus einer Supermicro-Forschung: Optimierte Hardware-Aktualisierungszyklen können Elektroschrott um mehr als 80 % reduzieren und die Produktivität von Rechenzentren um 15 % steigern.
Es gibt auch Möglichkeiten, Ihr Rechenzentrums-Ökosystem zu optimieren, ohne Ihr Budget zu sprengen. Sie können beispielsweise Lücken in Serverschränken schließen, um Kaltluftlecks zu verhindern, heiße oder kalte Gänge isolieren, einen stark belasteten Server in einen kühleren Teil des Rechenzentrums verlegen und so weiter.
Weniger physische Server – mehr virtuelle Maschinen
VMware schätzt, dass der Wechsel zu virtuellen Servern den Stromverbrauch in einigen Fällen um bis zu 80 % senken kann. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Platzierung einer größeren Anzahl virtueller Server auf einer kleineren Anzahl physischer Maschinen logischerweise die Kosten für Hardwarewartung, Kühlung und Stromversorgung senkt.
NRDC und Anthesis haben gezeigt, dass der Austausch von 3 Servern durch 000 virtuelle Maschinen 150 Millionen US-Dollar an Stromkosten einspart.
Durch die Virtualisierung ist es unter anderem möglich, virtuelle Ressourcen (Prozessoren, Arbeitsspeicher, Storage) neu zu verteilen und dabei zu vergrößern. Daher wird Strom nur zur Sicherstellung des Betriebs aufgewendet, ohne die Kosten für ungenutzte Geräte.
Natürlich können auch alternative Energiequellen zur Verbesserung der Energieeffizienz gewählt werden. Um dies zu erreichen, nutzen einige Rechenzentren Sonnenkollektoren und Windgeneratoren. Dabei handelt es sich jedoch um recht teure Projekte, die sich nur große Unternehmen leisten können.
Grüne in der Praxis
Anzahl der Rechenzentren weltweit von 500 im Jahr 000 auf über 2012 Millionen. Ihr Stromverbrauch verdoppelt sich alle vier Jahre. Die von Rechenzentren benötigte Stromerzeugung steht in direktem Zusammenhang mit der Menge an Kohlenstoffemissionen, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen.
Wissenschaftler der UK Open University dass Rechenzentren 2 % der weltweiten CO2-Emissionen verursachen. Das ist etwa so viel, wie die größten Fluggesellschaften der Welt ausstoßen. Laut einer GreenPeace-Studie aus dem Jahr 2019 stießen Kraftwerke im Jahr 44 2018 Millionen Tonnen CO₂ in die Atmosphäre aus, um 99 Rechenzentren in China mit Strom zu versorgen.
Große Weltführer wie Apple, Google, Facebook, Akamai und Microsoft übernehmen die Verantwortung für die negativen Auswirkungen auf die Natur und versuchen, diese durch „grüne“ Technologien zu reduzieren. So sprach Microsoft-CEO Satya Nadella über die Absicht des Unternehmens, bis 2030 ein negatives Niveau der CO2050-Emissionen zu erreichen und bis 1975 die Folgen der Emissionen seit der Gründung des Unternehmens im Jahr XNUMX vollständig zu beseitigen.
Diese Wirtschaftsriesen verfügen jedoch über genügend Ressourcen, um ihre Pläne umzusetzen. Im Text werden wir mehrere weniger bekannte „grüne“ Rechenzentren erwähnen.
Kolos
Das Rechenzentrum in Ballengen (Norwegen) positioniert sich als Rechenzentrum, das zu 100 % mit erneuerbarer Energie betrieben wird. Um den Betrieb der Geräte sicherzustellen, wird daher Wasser zur Kühlung von Servern, Wasser- und Windkraftgeneratoren verwendet. Bis 2027 soll das Rechenzentrum eine elektrische Leistung von über 1000 MW erreichen. Jetzt spart Kolos 60 % Strom.
Daten der nächsten Generation
Das britische Rechenzentrum bedient Unternehmen wie die Telekommunikationsholding BT Group, IBM, Logica und andere. Im Jahr 2014 gab NGD an, den idealen PUE-Wert von eins erreicht zu haben. Durch auf dem Dach des Rechenzentrums angebrachte Solarpaneele wurde das Rechenzentrum der maximalen Energieeffizienz näher gebracht. Doch dann stellten Experten das etwas utopische Ergebnis in Frage.
Schweizer Fort Knox
Bei diesem Rechenzentrum handelt es sich um eine Art Loft-Projekt. Das Rechenzentrum „wuchs“ auf dem Gelände eines alten Bunkers aus dem Kalten Krieg auf, den das Schweizer Militär für den Fall eines Atomkonflikts errichtete. Abgesehen davon, dass das Rechenzentrum tatsächlich keinen Platz auf der Erdoberfläche einnimmt, nutzt es in seinen Kühlsystemen auch Gletscherwasser aus einem unterirdischen See. Dadurch wird die Temperatur des Kühlsystems auf 8 Grad Celsius gehalten.
Equinix AM3
Das Rechenzentrum in Amsterdam nutzt Kühltürme von Aquifer Thermal Energy Storage in seiner Infrastruktur. Ihre kühle Luft senkt die Temperatur heißer Flure. Darüber hinaus nutzt das Rechenzentrum Flüssigkeitskühlsysteme und das erwärmte Abwasser wird zum Heizen an der Universität Amsterdam verwendet.
Was ist in Russland
Forschung CNews enthüllte einen Anstieg der Anzahl der Racks bei den größten russischen Rechenzentrumsdienstleistern. Im Jahr 2019 betrug das Wachstum 10 % (bis zu 36,5 Tausend), und im Jahr 2020 könnte die Anzahl der Racks um weitere 20 % steigen. Rechenzentrumsanbieter versprechen, in diesem Jahr einen Rekord aufzustellen und ihren Kunden weitere 6961 Racks zur Verfügung zu stellen.
Auf Laut CNews liegt die Energieeffizienz der Lösungen und Geräte, die zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit des Rechenzentrums eingesetzt werden, auf einem sehr niedrigen Niveau – 1 W Nutzleistung macht bis zu 50 % der Nichtproduktionskosten aus.
Dennoch haben russische Rechenzentren eine Motivation, den PUE-Indikator zu reduzieren. Der Treiber des Fortschritts ist für viele Anbieter jedoch nicht die Sorge um die Umwelt und die soziale Verantwortung, sondern der wirtschaftliche Nutzen. Nicht nachhaltiger Energieverbrauch kostet Geld.
Auf Landesebene gibt es weder Umweltstandards für den Betrieb von Rechenzentren noch wirtschaftliche Anreize für diejenigen, die „grüne“ Initiativen umsetzen. Daher liegt es in Russland immer noch in der persönlichen Verantwortung der Rechenzentren.
Die gängigsten Methoden zur Demonstration des Umweltbewusstseins in heimischen Rechenzentren:
- Übergang zu energieeffizienteren Methoden zur Kühlung von Geräten (freie Kühlsysteme und Flüssigkeitskühlung);
- Entsorgung von Geräten und indirektem Abfall aus Rechenzentren;
- Ausgleich der negativen Auswirkungen von Rechenzentren auf die Natur durch Teilnahme an Umweltkampagnen und Investitionen in Umweltprojekte.
Kirill Malevanov, technischer Direktor von Selectel
Heute beträgt der PUE der Selectel-Rechenzentren 1,25 (Dubrovka DC in der Region Leningrad) und 1,15-1,20 (Berzarina-2 DC in Moskau). Wir überwachen das Verhältnis und streben danach, energieeffizientere Lösungen für Kühlung, Beleuchtung und andere Aspekte des Betriebs einzusetzen. Moderne Server verbrauchen mittlerweile ungefähr die gleiche Menge an Energie; es hat keinen Sinn, ins Extreme zu gehen und um 10 W zu kämpfen. Bei der Ausrüstung, die Rechenzentren mit Strom versorgt, ändert sich jedoch der Ansatz – wir betrachten auch Energieeffizienzindikatoren.
Wenn wir über Recycling sprechen, hat Selectel Vereinbarungen mit mehreren Unternehmen getroffen, die sich mit dem Recycling von Geräten befassen. Nicht nur Server, auch viele andere Dinge werden verschrottet: Batterien aus unterbrechungsfreien Stromversorgungen, Ethylenglykol aus Kühlsystemen. Wir sammeln und recyceln sogar Altpapier – Verpackungsmaterial von Geräten, die in unseren Rechenzentren ankommen.
Selestel ging noch einen Schritt weiter und startete das „Green Selectel“-Programm. Nun wird das Unternehmen jährlich einen Baum für jeden Server pflanzen, der in den Rechenzentren des Unternehmens läuft. Am 19. September führte das Unternehmen seine erste Massenwaldpflanzung durch – in den Regionen Moskau und Leningrad. Insgesamt wurden 20 Bäume gepflanzt, die künftig bis zu 000 Liter Sauerstoff pro Jahr produzieren können. Die Aktionen werden damit aber noch nicht enden; es ist geplant, das ganze Jahr über „grüne“ Initiativen umzusetzen. Über neue Aktionen können Sie sich auf der Website informieren und .
Source: habr.com