BT (British Telecommunications): Optimierte Kälteversorgung im Rechenzentrum senkt Stromverbrauch um zwei Drittel

Mehrere Rechen-Recks stehen in einem geschlossenen Raum.
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Deutsche Server- und Rechenzentren weisen einen jährlichen Strombedarf von mehreren Milliarden Kilowattstunden (kWh) auf – Tendenz weiter steigend, da mit zunehmender Digitalisierung auch der Bedarf an Rechenkapazität und somit die Anzahl von Rechenzentren voranschreiten. Der wesentliche Anteil der in Rechenzentren verbrauchten Energie wird von den Hardwarekomponenten in Wärme umgewandelt. Um ein Überhitzen zu vermeiden, muss daher eine Kühlung der IT-Komponenten erfolgen. Hierbei lassen sich häufig erhebliche Effizienzpotenziale heben.

Einen möglichen Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz in der Kälteversorgung stellt der Einsatz von Kältemaschinen mit hohen Wirkungsgraden und hocheffizienten Komponenten wie Pumpen oder Lüftern dar. Eine Optimierung der Hydraulik und der Einsatz einer geeigneten Steuerungs- und Regelungstechnik stellt darüber hinaus eine bedarfsgerechte Erzeugung und Verteilung sicher. Des Weiteren birgt die Verwendung von sog. „Freier Kühlung“ oftmals hohe Potenziale, den Stromverbrauch in der Kälteversorgung zu reduzieren. Hierbei wird bei niedrigen Außentemperaturen das Kühlwasser über einen Freikühler geleitet und durch die Umgebungsluft abgekühlt. Dadurch können die Kältemaschinen entlastet und teilweise sogar vollständig außer Betrieb genommen werden, wodurch in Abhängigkeit von der geographischen Lage und der benötigten Kühlwassertemperatur Einsparungen von bis zu 40 % möglich sind. 

Situation vor Ort

BT (British Telecommunications) ist einer der führenden Anbieter für globale Netzwerk- und IT-Services und betreibt weltweit mehr als 40 große Rechenzentren. Eines dieser Rechenzentren befindet sich in München und soll nun durch eine Neukonzeption der Klimatechnik und -infrastruktur noch energieeffizienter gestaltet werden. Die momentan eingesetzte Technik ist bereits mehr als zehn Jahre alt und im Vergleich zu heutiger Technik ineffizient. Dies liegt vor allem darin begründet, dass die vorhandene Klimatechnik nicht nach dem tatsächlichen Kältebedarf sondern lediglich in Stufen regelbar ist. Dadurch werden häufig zu hohe Kälteleistungen bereitgestellt, welche jedoch real nicht benötigt werden. Ebenso sind die zentralen Kaltwasserpumpen sowie die Ventilatoren der Umluftklimageräte nicht regelbar und die jeweiligen Volumenströme im Allgemeinen überdimensioniert. Die vorhandenen Anlagen und Komponenten sind jedoch voll funktionsfähig, sodass prinzipiell kein Anlass zum Austausch besteht. Allein das Ziel, die Stromeffizienz zu steigern, gab seitens des Unternehmens den Ausschlag, die Maßnahme umzusetzen. Ein schöner Nebeneffekt der geplanten Effizienzmaßnahme: Die Betriebskosten können gesenkt und in der Folge die Wettbewerbsfähigkeit des Rechenzentrums verbessert werden.

Das Effizienzprojekt

Im Rahmen der Umsetzung der durch STEP up! geförderten Effizienzmaßnahme werden die Hauptkomponenten des Kältesystems zur Kühlung der Serverräume durch hocheffiziente Komponenten ersetzt. Zusätzlich werden durch eine Umgestaltung der Verteilung und Nachrüstung der Regelungstechnik ein bedarfsabhängiger Betrieb sichergestellt und so Verluste minimiert. Das Vorhaben erstreckt sich demnach über alle drei Bereiche der Kühlinfrastruktur (Erzeugung, Verteilung und Nutzung), wobei jeweils hocheffiziente Komponenten und Anlagen zum Einsatz kommen werden. Ebenso sind die Nutzung von freier Kühlung bei niedrigen Außentemperaturen sowie ein Mischbetrieb im Übergangsbereich vorgesehen. Insgesamt kann durch die Maßnahme der Stromverbrauch auf circa ein Drittel des ursprünglichen Verbrauchs reduziert werden.

Das Projekt wird im Zeitraum zwischen Oktober 2017 und Juli 2018 umgesetzt und führt zu jährlichen Energieeinsparungen in Höhe von 1.564 MWh. Bei einer Nutzungsdauer von zehn Jahren ergibt sich somit eine Gesamtstromeinsparung von 15.640 MWh. Ohne Förderung würde sich die Effizienzmaßnahme erst nach ca. 5,4 Jahren amortisieren, mit der bei STEP up! bewilligten Förderung jedoch schon nach weniger als viereinhalb Jahren.