Zertifizierung nach Green IT - Energieeffizientes Rechenzentrum

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Hausarbeit
Hochschule:	Hochschule für Oekonomie & Management
Standort:	Düsseldorf
Studiengang:	Bachelor Wirtschaftsinformatik
Veranstaltung:	IT-Infrastruktur
Betreuer:	Dipl-Inf. (FH) Christian Schäfer
Typ:	Hausarbeit
Themengebiet:	IT-Infrastruktur
Autor(en):	Florian Horst
Studienzeitmodell:	Abendstudium
Semesterbezeichnung:
Studiensemester:	3
Bearbeitungsstatus:	in Arbeit
Prüfungstermin:	31.01.2011
Abgabetermin:	30.01.2011

Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Allgemeines 2.1 Energiebedarf von Rechenzentren 2.2 Energieverbraucher in Rechenzentren 3 Zertifizierung 3.1 Voraudit 3.2 Dokumentationsprüfung 3.3 Zertifizierungsaudit 3.4 Zertifikatserteilung 3.5 Überwachungsaudits 3.6 Re-Zertifizierung 4 Bewertung und Optimierung im Rechenzentrum 4.1 Kennzahlen zur Bewertung der Energieeffizienz 4.1.1 DCiE 4.1.2 PUE 4.1.3 CUE 4.1.4 WUE 4.2 Energieverbrauch Server 4.2.1 Masseanteil der Komponenten 4.2.2 Energieverbrauch 4.2.3 CO² Ausstoß 4.3 Verringerung des Energiebedarfs 4.3.1 Klimatisierung im RZ 4.3.1.1 Komfortklimageräte 4.3.1.2 Präzisionsklimageräte 4.3.2 Optimierung des Luftstroms 4.3.2.1 Warmgang-Kaltgang 4.3.2.2 Freie Kühlung 4.3.3 Optimierung der Stromversorgung 5 Fazit 6 Fußnoten 7 Abkürzungsverzeichnis 8 Abbdildungsverzeichnis 9 Tabellenverzeichnis 10 Literatur- und Quellenverzeichnis

1 Einleitung

In Zeiten von Klimaveränderung und Erderwärmung müssen sich auch Rechenzentren die Frage nach Energieeffizienz und Co²-Emissionen stellen.Das Rechenzentrum kann es sich als Energiegroßverbraucher nicht erlauben, keine ganzheitlich energieeffiziente Infrastruktur zu betreiben. Verschiedene Zertifizierungsstellen in Deutschland und Europa haben ein Produkt entwickelt, nach dem sich das Rechenzentrum als "Energieeffizientes Rechenzentrum" auszeichnen lassen kann und hierzu ein Zertifikat erhält.
In dieser Seminararbeit wird der grundlegende Ablauf einer solchen Zertifizierung erläutert. Anhand von Beispielen und Auszügen aus einer bereits durchgeführten Zertifizierung eines Rechenzentrums wird der Ablauf verdeutlicht. Anschließend werden daraus Punkte aufgegriffen und erklärt, welche zur Effizienzsteigerung beitragen können.

2 Allgemeines

Immer mehr Prozesse in Unternehmen werden durch die Informationstechnik (IT) unterstützt bzw. sind von ihr abhängig, wodurch die IT den Geschäftserfolg maßgeblich beeinflusst. Die installierte und benötigte Rechenleistung erhöht sich durch aktuelle und verbesserte Anwendungen laufend. Diese Entwicklung führt zu hohen Strom- und Kühlleistungen in den Rechenzentren, wodurch an die Planung, Ausführung und den Betrieb einer IT-Infrastruktur weitere Herausforderungen gestellt werden.
Durch den Einsatz energieeffizienter Technologien ist es möglich den Energiebedarf eines Rechenzentrums deutlich zu reduzieren. Die Energiekosten in den Rechenzentren haben einen enorm hohen Anteil an den Betriebs- und damit natürlich auch den Gesamtkosten. Teilweise sind die Energiekosten, über die Nutzungsdauer gesehen, bereits höher als die Anschaffungskosten für die Hardware selbst. Deshalb zahlen sich Investitionen zur Energieeinsparung schnell aus: Für Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in Rechenzentren sind Amortisationszeiten von ein bis zwei Jahren typisch, zum Teil rechnen sich die Investitionen auch schon nach wenigen Monaten^[1].

2.1 Energiebedarf von Rechenzentren

Die Informations- und Telekommunikationstechnik (ITK) ist ein bedeutender Faktor für moderne Volkswirtschaften: Allein in Deutschland ist die Bruttowertschöpfung dieser Branche seit Mitte der 90er Jahre um fast 50 % gewachsen. Sie ist heute höher als die der Automobilindustrie und des Maschinenbaus. Im Jahr 2010 hat der ITK-Markt laut einer Erhebung des BITKOM in Deutschland ein Volumen von rund 139,7 Milliarden €(Stand März 2010), wodurch es knapp über dem erhobenem Volumen von 2009 (139,6 Mrd €) aber noch unter dem Volumen von 2008 vor der Wirtschaftkriese (145,9 Mrd €) steht^[2].
In den Anwenderbranchen erhöhen ITK-Investitionen die Arbeitsproduktivität und ermöglichen maßgebliche Produkt- und Prozessinnovationen. Diese positive Entwicklung hatte in der Vergangenheit aber auch zur Folge, dass der Energiebedarf der ITK kontinuierlich angestiegen ist. In einer Studie für das Bundesumweltministerium schätzt das Borderstep-Institut, dass sich der Energiebedarf von Rechenzentren in Deutschland im Zeitraum von 2000 bis 2008 um den Faktor 2,5 erhöht hat. Mit einem Stromverbrauch von 10,1 TWh im Jahr 2008 sind sie für 1,8 % des Gesamtstromverbrauchs verantwortlich. Bedingt durch die gestiegenen Strompreise haben sich die Stromkosten von Rechenzentren sogar von 251 Mio. Euro auf 1,1 Mrd. Euro mehr als vervierfacht. Setzt sich diese Entwicklung fort, werden sich die Stromkosten in den nächsten fünf Jahren noch einmal verdoppeln^[3].
Die Studie deutet allerdings auch darauf hin, dass durch den Einsatz moderner Technologien - trotz weiter steigender IT-Leistung - die Entwicklung aufgehalten oder sogar umgekehrt werden kann: Bei Einsatz dieser Technologien wäre es möglich in den nächsten fünf Jahren den Gesamtstromverbrauch von Rechenzentren um fast 40% zu reduzieren. Trotz steigender Strompreise ließen sich damit die Stromkosten der Rechenzentren insgesamt wieder senken^[4].

2.2 Energieverbraucher in Rechenzentren

Die genaue Betrachtung der Ausstattung mit Geräten in Rechenzentren zeigt, dass durchschnittlich nur etwa die Hälfte des Energieverbrauchs durch die eigentliche IT-Hardware bedingt ist. Die andere Hälfte der Energie wird durch zusätzlich benötigte Infrastruktur wie zum Beispiel Klimatisierung und Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) verbraucht. Abbildung 2 zeigt die Energieaufteilung der USA in den Jahren 2000 bis 2006. Auf Seiten der IT sind die Zuwächse beim Energiebedarf vor allem auf die starke Zunahme im Bereich Volume Server zurückzuführen. Durch die stark ansteigenden Datenmengen ist auch der Energiebedarf des Speicherbereichs sehr deutlich angestiegen und liegt heute in der Größenordnung von 15 % des direkt durch die IT benötigten Energiebedarfs^[5].

3 Zertifizierung

Der Ablauf einer Zertifizierung ist unabhängig von dessen Gegenstand der Zertifizierung. Es gibt keinen Unterschied ob ein Qualitätsmanagementsystem, Krankenhaus oder Rechenzentrum bewertet wird. Ein Voraudit ist auf Wunsch des Auftraggebers möglich. Eine Re-Zertifizierung ist zwar kein Zwang, allerdings lässt sich dann die Frage der Nachhaltigkeit schwer beantworten. Es ist nicht zwingend notwendig jeden einzelnen Ablaufschritt durchzuführen.

Es gibt in Deutschland und in Europa unterschiedliche Zertifizierungsstellen, bei denen sich dieser Ablauf nur in minimalen Punkten unterscheidet. Vor der Zertifizierung findet in der Regel ein Gespräch mit dem Auftraggeber statt, bei dem man sich auf eine Vorgehensweise verständigt. Im Detail werden beispielsweise folgende Punkte besprochen^[6][7][8]:

• Ziel der Zertifizierung
• Voraussetzungen für eine Zertifizierung (z.B. bzgl. der Vollständigkeit und Zertifizierungsreife)
• Informationen über das Unternehmen (Mitarbeiter, Niederlassungen sowie Tätigkeitsfelder innerhalb des zu zertifizierenden Bereiches)
• voraussichtlich entstehende Kosten
• Ablauf der Zertifizierung, Terminplanung

3.1 Voraudit

Das Voraudit kann auf Wunsch durchgeführt werden. Die Zertifizierungsreife wird dann vor dem tatsächlichen Audit ermittelt. Durch diesen Schritt kann abgeschätzt werden, ob das Zertifikat erreicht wird oder ob zu diesem Zeitpunkt noch Optimierungsbedarf besteht. Sofern das Voraudit eine Zertifikatserteilung attestiert, hat der Auftraggeber dennoch keinen Anspruch das Zertifikat auch beim Audit zu erhalten^[9][10][11].

3.2 Dokumentationsprüfung

Bei diesem Schritt werden vom Auftraggeber Unterlagen über den Zertifizierungsgegenstand benötigt, die vom Auditor bewertet werden. Zu diesen Unterlagen zählen unter anderem folgende Dokumente:

• Dokumentation
• Verfahrensanweisung
• Organigramm des Unternehmens

Die Anzahl und genaue Bezeichnung der Dokumente ist von Fall zu Fall unterschiedlich und ist beliebig erweiterbar oder zu verkürzen^[12][13][14].

3.3 Zertifizierungsaudit

Das Zertifizierungsaudit ist mit der abgegeben Bewertung ausschlaggebend für die Erteilung des Zertifikats. Anhand eines Fragenkatalogs werden einzelne Objekte unterschiedlicher Kategorie abgefragt und mit Punkten, die einen Reifegrad darstellen, bewertet. Der Fragebogen für ein Rechenzentrum ist in zwei Teile und sechs Kategorien aufgeteilt. Der erste Teil beinhaltet Fragen zum Unternehmen und den internen Abläufen. Der zweite Teil befasst sich mit der Infrastruktur im und um das Rechenzentrum^[15][16][17]:

1. Teil

• QS-System
• Management / KVP

2. Teil

• Klimatisierung
• Stromversorgung
• Sonstiges
• IT-Umgebung

Folgende Fragen sind beispielhaft aus einem Fragebogen entnommen:
Abbildung 4: Systemspezifische Fragen zur Zertifizierung nach Green IT	Abbildung 5: Fachspezifische Fragen zur Zertifizierung nach Green IT

Aus dem Fragebogen lassen sich unterschiedliche Maßnahmen ableiten. Die Fragen, die nicht mit voller Punktzahl oder mit null Punkten bewertet wurden, stellen die Grundlage dafür dar. Diese Maßnahmen haben zum Ziel, dass spätestens bei einer Re-Zertifizierung dieselben Fragen besser bewertet werden können.

3.4 Zertifikatserteilung

Für die Zertifikatserteilung ist ein gewisser Punktestand bzw. Reifegrad notwendig. Dieser wird anhand des Fragenkatalogs und den bewerteten Unterlagen ermittelt^[18].

Die folgende Matrix einer Zertifizierung verdeutlicht das Vorgehen:

	Ergebnis	Zielwert	Erreichungsgrad
QS Systeme	5%	6%	88,33%
Management KVP	24,1%	30%	80,33%
Klimatisierung	27,2%	37%	65,41%
Stromversorgung	7,3%	8%	91,25%
IT Umgebung	12,4%	14%	88,57%
CO²-Emission	3,3%	4%	82,50%
Sonstiges	0,7%	1%	70,00%
Gesamtergebnis	77%	100%

Tabelle 1:Bewertungsmatrix für die Zertifizierung

Die Spalte Ergebnis gibt das Verhältnis von vergebenen bzw. erreichten Punkten zu den maximal möglichen Punkten der jeweiligen Kategorie im Fragebogen wieder. Im Zielwert wird angegeben, wie hoch der Anteil der Kategorie an der Gesamtpunkztahl ist. Der Erreichungsgrad setzte diese beiden, anhand des Fragebogens ermitteltens bzw. abzulesende Werte, in ein Verhältnis zueinander. Daraus ergibt sich ein Reifegrad, der für oder gegen eine Zertifikaterteiltung spricht.

3.5 Überwachungsaudits

Die Laufzeit eines Audits ist unterschiedlich, darf aber höchstens 3 Jahre betragen^[19]. In dieser Zeit gibt des die Möglichkeit - insbesondere vor der Re-Zertifizierung - Überwachungsaudits durchzuführen^[20]. Bei diesem Schritt werden die nach der Zertifizierung vorgeschlagenen bzw. beschlossenen Maßnahmen überprüft und überwacht^[21].

3.6 Re-Zertifizierung

Bei diesem Schritt wird das Zertifikat am Ende der Gültigkeit erneut erteilt. Eine Re-Zertifizierung ist keine Pflicht. Sollte sich das Unternehmen für diesen Schritt entscheiden, beginnt der Ablauf erneut mit dem freiweilligen Voraudit und endet vorraussichtlich mit der Entscheidung, ob das Zertifikat in seiner Laufzeit erneuert werden soll ober nicht^[22][23][24].

4 Bewertung und Optimierung im Rechenzentrum

Viele Unternehmen wissen nicht, wie groß der Anteil der IT am Gesamtenergieverbrauch ist. Als eine Ursache kann die mangelnde Einordnung in der Unternehmenshierarchie gesehen werden. Diejenigen, die sich mit dieser Problematik beschäftigen sollten oder gar müssten, sind die IT-Leiter. Diese sind jedoch meist nur für die Kosten der Planung, der Anschaffung und des Managements verantwortlich. Die Problematik des Stromverbrauchs ist ihnen in der Regel nicht zugeordnet. So wurde häufig festgestellt, dass der Energiekostenfaktor der IT in der Unternehmenshierarchie außer Acht gelassen wurde^[25]
.
Bei der Bewertung und der daraus folgenden möglichen Optimierung wird das gesamte Rechenzentrum betrachtet. In diesem Zuge, ist die Frage, ob das Rechenzentrum neu geplant werden muss oder ob eine modernisierung der IT-Infrastruktur ausreicht, sehr wichtig.
Allgemein sind bei der Planung und dem Betrieb von Rechenzentren u.a. folgende Aspekte zu berücksichtigen^[26]:

• Verringerung des Energiebedarfs
• Wiederverwertbarkeit
• Optimale Kühlung
• Kostenfaktor Energie
  
  

Um zunächst festzustellen, wo wie viel Strom verbraucht wird, müssen der Energiebedarf und die Temperaturen gemessen werden. Dadurch wird der aktuelle Stand ermittelt. Liegen die Werte vor, so stellt sich danach die Frage, welche Zielwerte es gibt und wie viel man wo einsparen kann- oder will. Es ergeben sich mögliche Energieeinsparpotenziale in unterschiedlichen Bereichen der IT, der Stromversorgung und der Klimatisierung.

4.1 Kennzahlen zur Bewertung der Energieeffizienz

Für die Zertifizierung im besonderen Maße, aber auch für den Betrieb des Rechenzentrums generell, ist es sinnvoll die Energieeffizienz zu messen und zu vergleichen. Kennzahlen sind wichtig, unabhängig vom Verwendungszweck. Sie können sowohl für eine Benchmarkerhebung als auch zur Messung der Maßnahmen von Green IT erstellt werden.

4.1.1 DCiE

Die Kennzahl Data Center Infrastructure Efficiency (DCiE) setzt den Energieverbrauch der IT-Systeme (Server, Speicher, Netzwerkkomponenten) ins Verhältnis zum Gesamtenergieverbrauch eines Rechenzentrums.
Dadurch kann festgestellt werden, wie viel Energie tatsächlich für die eigentliche Funktion und Leistung eines Rechenzentrums eingesetzt wird. Dabei sollte möglichst wenig vom Gesamtenergieverbrauch eines Rechenzentrums auf die Infrastruktur (Unterbrechungsfreie Stromversorgung, Kühlung, Klimatisierung, etc.) anfallen^[27].

Ein DCiE-Ergebnis mit dem Wert 100 % ist perfekt. Große Rechenzentren, die ein DCiE-Verhältnis von 60 – 65 % aufweisen, sind gut. Der Wert kleiner Rechenzentren sollte bei mehr als 75 % liegen um ein gutes Verhältnis zu erzielen^[28].

4.1.2 PUE

Die Kennzahl Power usage effectiveness (PUE) gibt Auskunft über die Energieeffizienz. Der Gesamtenergieverbrauch wird ins Verhältnis mit dem Energieverbrauch der IT-Systeme gesetzt.

Der Faktor 1 ist der perfekte Wert. Sehr gute Ergebnisse liefert der Wert 1,3. Dieser Wert bedeutet, dass 30 % der eingesetzten Energie ineffizient verbraucht werden. Durchschnittliche Werte liefert der Faktor 2,0 - schlechte Werte beginnen ab 2,5^[29].

4.1.3 CUE

The Green Grid hat Ende des Jahres 2010 ein Whitepaper zur Berechnung der "Carbon Usage Effectiveness" herausgebracht, bei der der CO²-Ausstoß des Rechenzentrums durch die Leistungsaufnahme der IT-Geräte dividiert wird^[30].

4.1.4 WUE

Ebenfalls kündigte The Green Grid auch die Kennzahl WUE (Water Usage Effectiveness) an, zu der im ersten Quartal 2011 ein Whitpaper zu veröffentlicht wird.

4.2 Energieverbrauch Server

Als Beispiel für eine Bewertung der Hardware, wird der Stromverbrauch,der Masseanteil und der CO²-Ausstoß eines Fujitsu Siemens-Servers dargestellt und exemplarisch analysiert. Der betrachtete Server weist folgende Daten zu den Feldern Masseanteil, Stromverbrauch und CO²-Ausstoß aus^[31]:

Komponente	Masseanteil [g]	Energieaufwand [MJ]	CO²-Ausstoß [kg CO2eq]
Mainboard	760	639	44
Netzteil	7458	351	24
Festplatte	527	117	9
Grafikkarte	122	181	13
CD/DVD-Laufwerk	936	158	10
Floppy-Laufwerk	420	58	4

Tabelle 2:Zusammenfassung über Maßeanteil,Stromverbrauch und CO²-Ausstoß

4.2.1 Masseanteil der Komponenten

Das Netzteil beansprucht mit 73% fast 3/4 des Servervolumens, wohingegen sich die übrigen Bauteile die verbleibenden 27% aufteilen. Es entfallen 9% der Masse auf das CD/DVD-Laufwerk, welches in diesem Beispiel zwar verbaut ist, aber nicht immer vorhanden sein muss. Ebenso das Floppy-Laufwerk, welches nur 4% der Masse beansprucht. Das Mainboard benötigt mit 8% nur ein wenig mehr Masse als die Festplatte mit 5%. Den geringsten Anteil hat die Grafikkarte mit nur 1% Masse.

4.2.2 Energieverbrauch

Das Mainboard liegt zwar mit 8% Masseanteil im niedrigen Bereich, verursacht aber beim Stromverbrauch - umgerechnet in kWh - 42% des gesamtem Verbrauchs des Servers. Das Netzteil verursacht im Verhältnis Masseanteil (73%) nur wenig Strom (23%). Das Gegenteil stellt die Grafikkarte dar, die mit 1% Masse 12% des Serverstrom benötigt. Das CD/DVD-Laufwerk und die Festplatte sind im Stromverbrauch mit 11% und 8% geringfügig über dem eigenem Massenanteil (9% und 5%). Einzig das Floppy-Laufwerk benötigt denselben Strom- wie Massenanteil (jeweils 4%).

4.2.3 CO² Ausstoß

Ähnlich wie beim Stromverbrauch liegt das Mainboard an der Spitze des CO²-Ausstoßes und verursacht für den geringen Masseanteil 42% des Gesamtausstoßes des CO². Das Netzteil liegt mit 23% wie auch beim Stromverbrauch, deutlich unter seinem Maßeanteil. Die Grafikkarte ist wie auch beim Stromverbrauch, an dritter Stelle und weit über dem Masseanteil, wohingenen die übrigen Bauteile mit geringen Unterschieden anteilig wie beim Stromverbrauch sind bzw. wie das Floppy-Laufwerk, nur 4% CO²-Ausstoß verursacht.

4.3 Verringerung des Energiebedarfs

Aus dem Audit heraus kann und sollte sowohl die Effizienz als auch der Verbrauch im Rechenzentrum durch die verwendeten Technologien, betriebenen Klimageräte und den eingesetzten USV beachtet werden. Es gibt unterschiedliche Ansätze den Stromverbrauch zu verringern und damit die Effizienz zu steigern.
Die IT-Hardware ist durch Leasingverträge oder Generationenwechsel der Hersteller häufig auf einem aktuellen Stand. Es besteht zwar die Möglichkeit bei der Anschaffung einzelner Festplatten oder anderer Komponenten auf die aktuellen Modelle zu setzen, hierbei besteht allerdings die Gefahr das Rechenzentrum nicht mit einheitlicher Hardware zu betreiben.
Bei der Klimatisierung und der (unterbrechungsfreien) Stromversorgung ist dagegen eine genauere Betrachtung der Möglichkeiten notwendig.

4.3.1 Klimatisierung im RZ

Die Abbildung 13 verdeutlicht, dass nahezu die Hälfte des Stromverbrauchs im Rechenzentrum durch den Betrieb der Klimaanlage anfällt. Der hohe Verbrauch resultiert aus der Tatsache, dass 1 Kilowatt Leistung ca. 1 Kilowatt Abwärme verursacht. Man kann sich an der folgenden Faustformel orientieren: Die Energie zur Kühlung des Raumes ist in etwa so groß wie die Energie zum Betrieb der Server.

4.3.1.1 Komfortklimageräte

Komfortklimageräte werden unterteilt in "Fan-Coil-Geräte" und "Split-Geräte". Fan-Coil-Geräte sind Ventilatorkonvektoren, die einen Luft-Kaltwasser-Wärmetauscher mit eigenem Gebläse besitzen. Bei Split-Klimageräten werden Kältemittel eingesetzt. Diese beiden Lösungen sind nicht für umfangreiche Rechenzentren sondern nur für kleinere Räume geeignet, da sie sonst nicht energieeffizient sind und zusätzlich über schlechte Wirkungsgrade verfügen ^[32].

4.3.1.2 Präzisionsklimageräte

Präzisionsklimageräte sind speziell für Rechenzentren entwickelt worden. Hierbei gibt es zwei Varianten: Downflow und Upflow. Downflow bedeutet, dass die Luft von oben angesaugt und nach unten ausgeblasen wird. Upflow hingegen bedeutet, dass die Luft unten vorne oder hinten angesaugt wird und nach oben ausgeblasen wird. Mikroprozessoren berücksichtigen die Temperaturen und die relative Feuchte. Dabei stellen sie aus energieeffizienter Sicht einen optimalen Betrieb sicher. Präzisionsklimageräte erzeugen fast 100 % sensible Kälteleistung, d.h. Kühlleistung, die vom Gerät zur Kühlung der Luft ohne Ausstoß von Feuchtigkeit entsteht. Ferner sorgen sie dafür, dass die Raumtemperatur gesenkt wird ^[33].

4.3.2 Optimierung des Luftstroms

4.3.2.1 Warmgang-Kaltgang

Die Kühlung in Rechenzentren erfolgt meist über die Verwendung von Luftgängen. Die Server saugen von ihrer Vorderseite aus kalte Luft an und blasen diese über ihre Rückseite als Warmluft wieder aus. Stellt man die Server in mehreren Reihen auf, so dass sich in der ersten Reihe die Rückseiten und in der nächsten Reihe die Vorderseiten gegenüber stehen, so entsteht in der ersten Reihe ein Warmluftstrom und in der zweiten Reihe ein Kaltluftstrom. Diese Anordnung von Warm- und Kaltluftströmen erfolgt jeweils abwechselnd. Bei sorgfältiger Planung können pro Rack bis zu 5 kW Kühlleistung weitergeleitet werden. Zu einer guten Planung gehört auch, dass der Kaltluftstrom vollständig mit kalter Luft gefüllt sein muss und die Warmluft über die Racks hinweg zurück zu den Kühlungsgeräten transportiert wird.

Um die Wirkung noch weiter zu optimieren, ist es empfehlenswert, den Kaltluftstrom vollständig „abzuschirmen“, d.h. den Teil des Raumes, in dem sich die kalte Luft befindet, einzuhausen, beispielsweise mit speziellen Vorhängen. So werden Luftkurzschlüsse und die Mischung von kalter Luft und warmer Luft verhindert. Zugleich wird eine optimale Kühlung gefördert. Zu einer optimalen Planung gehört auch der Einsatz von Luftkontrollsystemen. Diese messen und regulieren die Zu- und Abströme der Luft. Weiterhin wird eine zusätzliche Optimierung durch gezielte Kühlung möglich. Dabei wird der Teil des Raumes ausgelassen, in dem sich keine Rechner befinden^[34].

4.3.2.2 Freie Kühlung

Ein weiteres Kühlverfahren ist die Freie Kühlung. Dieses ist vor allem in klimatisch kühleren Ländern und Umgebungen empfehlenswert. Die Außenkälte wird genutzt, um das Kühlungsverfahren zu optimieren und Kosten zu senken. Beispielsweise wird bei der direkten Freien Kühlung die kühle Außenluft in den Raum geleitet und warme Raumluft nach außen transportiert. Zudem werden Wärmetauscher eingesetzt. Aufgrund der Tatsache, dass für eine optimale Kühlung viele Faktoren erfüllt werden müssen und diese auch durch die geografische Lage beeinflusst werden, besteht die Möglichkeit das Rechenztrum und die Infrastruktur extern zu beschaffen. Externe Rechenzentren, die auf dieses Gebiet spezialisiert sind, bieten meist eine sehr effiziente Nutzung der vorhandenen Ressourcen^[35].

4.3.3 Optimierung der Stromversorgung

Die Stromversorgung kann in drei Teile untergliedert werden: An erster Stelle ist die Allgemeine Stromversorgung (AV) für die Versorgung aller im Gebäude vorhandenen Anlagen und Verbraucher zuständig. An zweiter Stelle folgt die Sicherheitsstromversorgung (SV), die im Gefahrenfall eingesetzt werden muss. Dazu gehören die Versorgung von Sicherheitsbeleuchtungen, Aufzügen im Brandfall und Löschanlagen. Und zu guter Letzt folgt die Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV). Diese ist dafür zuständig, dass wichtige Anlagen im Falle eines Stromausfalls weiterhin betrieben werden können. Als Beispiel kann man hier Server, Rechner, Anlagen der Kommunikationstechnik, Not- und Tunnelbeleuchtungen nennen. Die Unterbrechungsfreie Stromversorgung stellt den wichtigsten Punkt hinsichtlich des Einsatzes und des Optimierungsbedarfs dar^[36].
Anlagen der USV werden meist über Batterien, in weniger Fällen über kinetische Energie und Brennstoffzellen betrieben. Batterien ermöglichen eine Weiterverwendung der Anlagen über einen Zeitraum von wenigen Minuten bis zu einer Stunde hinweg. Der Wirkungsgrad der USV-Anlage spielt dabei eine sehr große Rolle. So macht die Tabelle 3 deutlich, dass eine Verbesserung des Wirkungsgrades um 5 % bei Einsatz einer neueren, besseren USV-Anlage eine Energieeinsparung von 760.368 kWh und eine CO²-Ersparnis von ca. 469,15t jährlich ermöglicht^[37].

	Alte USV	Neue USV
Wirkungsleistung der über die USV abgesicherten Verbraucher	1MW	1MW
Wirkungsgrad der USV	87%	92%
Verlustleistung der USV	149kW	87kW
Energieverbrauch der USV pro Jahr	1.305.250 kWh	762.120 kWh
Durch die USV bedingter Energieverbrauch für die Kühlung pro Jahr (CoP – Coefficient of Performance für die Kühlung =0,4)	522.096 kWh	304.848 kWh
Insgesamt durch die USV bedingter Energieverbrauch pro Jahr	1.827.336 kWh	1.066.968 kWh
Energieeinsparung pro Jahr	760.368 kWh (= 41,6 %)
CO² -Ersparnis pro Jahr	469,15 t

Tabelle 3:Einsparung bei Verbesserung des Wirkungsgrads um 5 % ^[38]

Bei der Überlegung, welche Server man mit der Unterbrechungsfreien Stromversorgung ausstatten möchte, muss meist mit einberechnet werden, bis zu welchem Grad der Abdeckung eine wirtschaftliche Lösung noch möglich ist. Aus der Sicherheitsperspektive wäre eine 100 %-ige Abdeckung die beste Wahl, finanziell ist dieses Vorhaben aber selten umsetzbar. Umgekehrt ist der komplette Verzicht auf die Unterbrechungsfreie Stromversorgung wirtschaftlich die beste Alternative. Jedoch geht man hiermit ein hohes Risiko im Falle eines Ausfalls ein, da mögliche Schäden und Verluste nicht vorhersehbar sind. Daher muss ein Kompromiss zwischen Sicherheit und Energieeffizienz gefunden werden. So kann beispielsweise der Teil der Rechner, der hauptsächlich den Unternehmenserfolg bestimmt, gegen Ausfälle geschützt werden. Der Aufbau muss zudem so geplant werden, dass der Ausbau der USV-Anlage zu einem späteren Zeitpunkt jederzeit möglich ist^[39].

5 Fazit

Die Zertifizierung nach Green IT versetzt ein Unternehmen generell und speziell das Rechenzentrum in die Lage, auf der einen Seite in der Außendarstellung ein positives Image aufzubauen. Auf der anderen Seite können Kosten verringert und effiziente Hardware genutzt werden. Diese Hardware ist nicht nur günstig und hat bestimmte Merkmale, sie verursacht im Betrieb auch geringere Stromkosten. Dennoch ist das Equipment nicht der größte Anteil an Stromkosten im RZ und ist aufgrund von technologischem Fortschritt nicht entscheidend. Klimageräte und USV-Anlagen können effektiv genutzt werden, sofern ein Rechenzentrum neu gebaut wird. Nachträgliches Umrüsten auf beispielsweise freie Kühlung setzt umfangreiche Umbaumaßnahmen am Gebäude voraus und verursacht damit hohe Kosten.

Die Zertifizierung eines Rechenzentrums und die damit verbundene Optimierung ist ein wichtiges Verfahren um die Umwelt zu schützen und und Energiekosten im Bereich der IT zu verringern.

6 Fußnoten

1. ↑ vgl. Lampe (2010), S.19ff
2. ↑ vgl. Bitkom (2010)
3. ↑ vgl. Lampe (2010), S.20ff
4. ↑ vgl. Lampe (2010), S.20ff
5. ↑ vgl. Lampe (2010), S.22ff
6. ↑ vgl. ICG-GZBB (2010)
7. ↑ vgl. TÜV-Süd (AT;2008)
8. ↑ vgl. TÜV Rheinland (2010)
9. ↑ vgl. ICG-GZBB (2010)
10. ↑ vgl. TÜV-Süd (AT;2008)
11. ↑ vgl. TÜV Rheinland (2010)
12. ↑ vgl. ICG-GZBB (2010)
13. ↑ vgl. TÜV-Süd (AT;2008)
14. ↑ vgl. TÜV Rheinland (2010)
15. ↑ vgl. ICG-GZBB (2010)
16. ↑ vgl. TÜV-Süd (AT;2008)
17. ↑ vgl. TÜV Rheinland (2010)
18. ↑ vgl. TÜV Rheinland (2010)
19. ↑ vgl. ICG-GZBB (2010)
20. ↑ vgl. TÜV-Süd (AT;2008)
21. ↑ vgl. TÜV Rheinland (2010)
22. ↑ vgl. ICG-GZBB (2010)
23. ↑ vgl. TÜV-Süd (AT;2008)
24. ↑ vgl. TÜV Rheinland (2010)
25. ↑ vgl. Lampe (2010), S.23f
26. ↑ vgl. Lampe (2010), S.23f
27. ↑ vgl. Lampe (2010), S.25f
28. ↑ Loest(2010)
29. ↑ Loest (2010)
30. ↑ The Green Grid (2010)
31. ↑ Stelzhammer (2009), S.124f
32. ↑ vgl. Lampe (2010), S.34ff
33. ↑ vgl. Lampe (2010), S.34ff
34. ↑ vgl. Lampe (2010), S.37ff
35. ↑ Loest (2010)
36. ↑ vgl. Lampe (2010), S.45ff
37. ↑ vgl. Lampe (2010), S.45ff
38. ↑ In Anlehnung an: Stelzhammer(2009), S.124f
39. ↑ vgl. Lampe (2010), S.45ff

7 Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung	Bedeutung
IT	Informationstechnik
RZ	Rechenzentrum
kWh	Kilowattstunden
ITK	Informations- und Telekommunikationstechnik
DCiE	Data Center Infrastructure Efficiency
PUE	Power usage effectiveness
CUE	Carbon usage effectiveness
USV	Unterbrechungsfreie Stromversorgung

8 Abbdildungsverzeichnis

Abb.-Nr.	Abbildung
1	Stromkosten in Millionen €
2	Stromverbrauch in Milliarden KwH/Jahr
3	Ablauf der Zertifizierung
4	Systemspezifische Fragen zur Zertifizierung nach Green IT
5	Fachspezifische Fragen zur Zertifizierung nach Green IT
6	Matrix zur Bewertung der Zertifikatsreife Stromkosten in Millionen €
7	Data Center Infrastructure Efficiency (DCiE)
8	Power usage effectiveness (PUE)
9	Carbon usage effectiveness (CUE)
10	Massenanteil der Serverkomponenten in Prozent
11	Stromverbrauch in Prozent in Kilowattstunden
12	CO²-Austoß in Prozent
13	Anteil am Stromverbrauch
14	Warmgang-Kaltgang-Anordnung
15	Kaltgang-Einhausung

9 Tabellenverzeichnis

Tabelle Nr.	Tabelle
1	Bewertungsmatrix für die Zertifizierung
2	Zusammenfassung über Maßeanteil,Stromverbrauch und CO²-Ausstoß
3	Einsparung bei Verbesserung des Wirkungsgrads um 5 %

10 Literatur- und Quellenverzeichnis

Lampe (2010)	Lampe, Frank: Green-IT, Virtualisierung und Thin Clients; Vieweg+Teubner GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden.
Stelzhammer (2009)	Stelzhammer, Peter: Total Cost of Ownership (TCO) & Green-IT, Energieeffizienz und Kostenoptimierung in der IT; kompetenzzentrum.IT Books on Demand GmbH Norderstedt.
Schäfer (2010)	Schäfer, Roman: Green IT: RZ-Zentralisierungen, Kombinierung und Standardisierung der IT-Geräte, Materialeffizienz-Treiber, Green IT- von der Planung bis zur Entsorgung;Grin Verlag, März 2010.
Loest (2010)	Vortrag von Joachim Loest (APC), 9. Bechtle IT-Forum NRW, 19.05.2010
Bitkom (2010)	Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e.V. http://www.bitkom.org/64402_64392.aspx (22.11.2010, 22:40) http://www.bitkom.org/files/documents/ITK-Marktzahlen_Stand_Maerz_2010.pdf (22.11.2010, 20:40)
ICG-GZBB (2010)	ICG-GZBB GmbH,09247 Chemnitz, http://www.gzbb.de/index.php?option=com_content&view=article&id=58&Itemid=68 (22.11.2010, 20:46)
TÜV-Süd (AT;2008)	TÜV SÜD Landesgesellschaft Österreich GmbH, http://www.tuev-sued.at/fileadmin/editors/MS/Downloads/0-3.pdf (22.11.2010, 21:02)
TÜV Rheinland (2010)	TÜV Rheinland AG, 51105 Köln, http://www.tuv.com/de/energieeffizienz_green_it_.html (22.11.2010, 21:22)
The Green Grid (2010)	http://www.thegreengrid.org/~/media/WhitePapers/CarbonUsageEffectivenessWhitePaper20101202.ashx?lang=en
EnergyStar Datacenter Bericht (2007)	http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/downloads/EPA_Datacenter_Report_Congress_Final1.pdf