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Stromfresser Rechenzentren / Energy consuming computing centers

Nicolas Röhrs, CEO, Cloud&Heat

Der zunehmende Stromverbrauch von Rechenzentren stellt eine weltweite Herausforderung dar, doch es gibt auch Lösungen / Increasing power consumption of computing centers pose a worldwide challenge. But solutions exist.

Mi 31.10.2018, 11:36 Uhr

Die Digitalisierung ist längst kein Buzz-Word mehr: Nicht nur im privaten Bereich ist die Kommunikation mit dem Smartphone oder das Video-Streaming an jedem Ort zu jeder Zeit eine Selbstverständlichkeit, sondern auch in der Industrie sind Techniken wie Künstliche Intelligenz (AI), das Internet der Dinge (IoT) oder Blockchain ein maßgeblicher Treiber des Geschäfts geworden. Sowohl  Deutschland wie Japan rüsten sich für die vierte industrielle Revolution, in Deutschland unter dem Slogan „Industrie 4.0“, in Japan unter dem Motto „Society 5.0“. Die Grundlage dafür bieten immer mehr Cloud-Lösungen, die die erforderlichen Rechenkapazitäten für die genannten Anwendungen zur Verfügung stellen. Beeindruckende Zahlen untermauern diese Entwicklung: Laut Cisco wird eine Zunahme des Datentraffics in der Cloud um das Dreifache von 2016 bis 2021 erwartet und soll dann 95 Prozent des gesamten Datenverkehrs der Welt ausmachen.

Doch hieraus ergeben sich verschiedene Herausforderungen: Die Energieeffizienz der Cloud spielt eine fundamentale Rolle. Denn anders als der Name vermuten lässt, ist die Cloud kein waberndes Gebilde im Nirgendwo. Es stecken reale Infrastrukturen, in Form von Rechenzentren, hinter den Dienstleistungen aus der Wolke – und diese sind enorme Stromfresser. Laut einer Bitkom Studie lag der Anteil von Rechenzentren am gesamtdeutschen Stromverbrauch in 2016 bereits bei 2,3 Prozent (insgesamt 12,4 Milliarden kWh Strom) – mit Steigerungsraten von jährlich 15 – 20 Prozent. Diese Entwicklung ist nicht aufzuhalten. Zwar wird beabsichtigt eines Tages diese enormen Mengen an Energie aus erneuerbaren Quellen zu schöpfen – das Erreichen des Ziels liegt jedoch noch in weiter Ferne. Deutschland zum Beispiel gewinnt aktuell ca. 35 Prozent seines Strombedarfs aus nachhaltigen Energien, in Japan jedoch sind es derzeit lediglich 10 Prozent. Ein anderer Ansatz für mehr Nachhaltigkeit im Rechenzentrum ist die Möglichkeit, die entstehende Abwärme der Serversysteme intelligent zu nutzen. So können neben der Reduktion von Heizkosten auch die Kosten für die Raumluftklimatisierung von Rechenzentren drastisch gesenkt werden. Zusätzlich zu den Energieeinsparungen können auf diese Weise ca. 30-50 Prozent der Betriebskosten eingespart werden.

Die Herausforderung Rechenzentren energieeffizient zu betreiben hat Cloud&Heat Technologies aus Dresden, Deutschland, frühzeitig erkannt und sich die Entwicklung nachhaltiger IT-Infrastrukturlösungen zum Ziel gesetzt. Basis des Konzepts ist eine patentierte Heißwasser-Direktkühlung, durch die ca. 90 Prozent der Serverabwärme in einen Wasserkreislauf aufgenommen und nachgenutzt werden kann, beispielsweise zur Warmwasseraufbereitung, das Beheizen von Gebäuden oder den Anschluss an Nah- und Fernwärmenetze. Dabei hat das austretende Wasser ein konstantes Temperaturniveau von 60 Grad. Hierdurch ist eine zusätzliche und wenig effiziente Wärmepumpe nicht nötig. Durch das Verfahren werden Ressourcen gleich doppelt geschont: Einerseits werden Kühlkosten für das Rechenzentrum gespart, andererseits können die Kosten zur Heizung oder Warmwasseraufbereitung massiv gesenkt werden. Das reduziert nicht nur die operativen Kosten, sondern auch den CO2-Ausstoss.  

Energieeffiziente Lösungen für die Herausforderungen der Digitalen Transformation

Das Unternehmen entwickelt und baut ganzheitliche IT-Infrastrukturlösungen. Als Hardwarebasis dient das Datacenter in a Box (DiaB). Dabei handelt es sich eine Kombination aus leistungsfähigen Serverkomponenten inklusive energieeffizienter Wasserkühlung und Software-Virtualisierung – ein Garant für eine schnelle und effektive Ressourcenbereitstellung. Um höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit der Server zu gewährleisten wird der Leistungsumfang darüber hinaus durch umfassende Betriebs- und Supportdienstleistungen ergänzt. Dies ist vor allem für Kunden interessant, die leistungsfähige und komplexe Infrastrukturen mit starkem Sicherheitsfokus betreiben wollen, ohne das dafür nötige IT-Know-how aufbauen zu wollen oder zu können.  

Für Anwendungsfälle mit einem größeren Bedarf an Rechenleistung, wurde beim Unternehmen der so genannte Datacenter Container entwickelt. Er kombiniert die Vorteile des DiaB mit einer unglaublich hohen Energie- bzw. Serverdichte. Dies ist vor allem für Energieversorger interessant, die die in 20-Fuß-Containern verbauten Rechenzentren nah an Solarparkanlagen oder Windkrafträder anschließen und die erzeugte Abwärme ins Fern- oder Nahwärmenetzen einspeisen wollen. Die enorm dichten Rechenkapazitäten von bis zu 5000 kW können die Konzerne selbst nutzen oder als zusätzliche Dienstleistung anbieten. Diese Lösungen haben bereits mehrere namhafte Unternehmen und Konzerne überzeugt, beispielsweise auch Inabata & Co. Ltd aus Japan sowie weitere japanische Unternehmen.

Diese Lösungen zeigen auf: Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind zwei Mega-Trends, die in keinem Gegensatz zu einander stehen und bei denen sogar wirtschaftliche Aspekte eine fundamentale Rolle spielen können.  Dieses Konzept stößt auch bei Investoren auf offene Ohren – erst am 10. September 2018 wurde ein großes Investment von einem Risikokapitalfonds der ETF Partners sowie dem bereits bestehenden Investoren Inven Capital offiziell, das den weiteren Weg in Richtung Internationalisierung, speziell in den US-amerikanischen und asiatischen Markt, für das Unternehmen ebnet.


Energy consuming computing centers

Increasing power consumption of computing centers pose a worldwide challenge. But solutions exist.

Digitalization has long ceased to be a buzz word: not only in the private sphere is communication with the smartphone or video streaming at any location at any time a matter of course, but also in industry technologies such as artificial intelligence (AI), the Internet of Things (IoT) or blockchain have become a major driver of business. More and more cloud solutions are providing the necessary computing capacity for these applications. According to Cisco, data traffic in the cloud is expected to increase threefold between 2016 and 2021, accounting for 95 percent of the world's total data traffic.

But this creates various challenges: The energy efficiency of the cloud plays a fundamental role. Contrary to what the name suggests, the cloud is not a whirling entity in the middle of nowhere. There are real infrastructures, in the form of data centers, behind the services from the cloud - and these are enormous power guzzlers. According to a Bitkom study, data centers already accounted for 2.3 percent of total German electricity consumption in 2016 (a total of 12.4 billion kWh of electricity) - with annual growth rates of 15 to 20 percent. This development cannot be stopped. Although it is intended one day to draw these enormous amounts of energy from renewable sources, the achievement of the target is still a long way off. Germany, for example, currently generates around 35 percent of its electricity needs from sustainable energy sources, whereas in Japan the figure is currently only 10 percent. Another approach to greater sustainability in data centers is the possibility of intelligently using the waste heat generated by server systems. In addition to reducing heating costs, the costs for air conditioning in data centers can also be drastically reduced. In addition to the energy savings, this can save around 30-50 percent of operating costs.

Cloud&Heat Technologies from Dresden, Germany, recognised the challenge of operating data centres in an energy-efficient manner at an early stage and set itself the goal of developing sustainable IT infrastructure solutions. The concept is based on a patented hot water direct cooling system that allows approx. 90 percent of the server waste heat to be absorbed into a water circuit and reused, for example for hot water preparation, heating of buildings or connection to local and district heating networks. The water leaving the system has a constant temperature level of 60 degrees. This means that an additional and less efficient heat pump is not necessary. The process saves resources twice over: on the one hand, cooling costs for the data centre are saved, and on the other hand, the costs for heating or hot water preparation can be massively reduced. This not only cuts operating costs, but also CO2 emissions. 

Energy Efficient Solutions for the Challenges of Digital Transformation

The company develops and builds integrated IT infrastructure solutions. The hardware basis is the Datacenter in a Box (DiaB). This is a combination of powerful server components including energy-efficient water cooling and software virtualization - a guarantee for fast and effective resource provision. In order to guarantee maximum security and reliability of the servers, the scope of services is supplemented by comprehensive operating and support services. This is particularly interesting for customers who want to operate powerful and complex infrastructures with a strong focus on security without wanting or being able to build up the necessary IT know-how. 

The company developed the so-called Datacenter Container for applications that require more computing power. It combines the advantages of the DiaB with an incredibly high energy and server density. This is particularly interesting for energy providers who want to connect the data centers installed in 20-foot containers close to solar parks or wind turbines and feed the generated waste heat into district or local heating networks. The enormously dense computing capacities of up to 5000 kW can be used by the companies themselves or offered as an additional service. These solutions have already convinced several well-known companies and groups, for example Inabata & Co. Ltd from Japan and other Japanese companies.

These solutions point the way: Digitisation and sustainability are two mega-trends that are in no way contradictory and in which even economic aspects can play a fundamental role.  This concept is also meeting with open ears among investors - only on 10 September 2018  a venture capital fund of ETF Partners and the existing investor Inven Capital officially did a € 10 million investment, paving the way for Cloud&Heat's further internationalisation, especially in the US and Asian markets.

 

 

© www.slon.pics / freepik © www.slon.pics / freepik
Datacenter container (© Cloud & Heat) Datacenter container (© Cloud & Heat)
Nicolas Röhrs, CEO, Cloud&Heat
info@cloudandheat.com
http://www.cloudandheat.com
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