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Energieverbrauch in Rechenzentren: Luft- versus Flüssigkeitskühlung

Zuletzt aktualisiert 21. Dez. 2023 | Veröffentlicht am Jul 28, 2023

Steigender Energiebedarf in Rechenzentren

Die wachsende Nachfrage nach digitalen Diensten, einschließlich Cloud Computing, künstlicher Intelligenz und anderer datenintensiver Technologien, erhöht den globalen Energieverbrauch von Rechenzentren. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) verbrauchten Rechenzentren in 2022 Rechenzentren schätzungsweise 200 TWh Strom und werden voraussichtlich bis 2030 auf 400 TWh anwachsen. Da sich die Rechenzentrumsbranche weiterentwickelt und die steigenden Herausforderungen beim Energieverbrauch angeht, haben Investoren die Möglichkeit, Fortschritte bei energieeffizienten Technologien, die innovativ sind und die Nachhaltigkeit verbessern, zu unterstützen und zu nutzen.

Kühlung und Energieverbrauch in Rechenzentren

McKinsey and Company schätzt, dass die Kühlung fast 40 % des gesamten Energieverbrauchs von Rechenzentren ausmacht, und betont, wie wichtig es ist, effiziente Kühlpraktiken zu implementieren, um den Energieverbrauch zu senken und die Gesamtenergieeffizienz zu verbessern.

40 % des Energieverbrauchs von Rechenzentren entfallen auf die Kühlung

Rechenzentren verwenden eine gängige Kennzahl, die als Power Usage Effectiveness (PUE) bekannt ist, um die Energieeffizienz zu messen, ein Verhältnis, das den Gesamtenergieverbrauch eines Rechenzentrums mit dem Energieverbrauch allein der IT-Geräte vergleicht.

PUE = Energieverbrauch der gesamten Anlage / Energieverbrauch der IT-Geräte

Ein PUE-Wert von 1,0 bedeutet, dass das Rechenzentrum vollkommen effizient ist, während ein PUE-Wert von 2,0 bedeutet, dass die Gebäudeinfrastruktur doppelt so viel Strom verbraucht wie die IT-Geräte. Rechenzentrumsbetreiber messen den PUE-Wert, um Effizienzinitiativen zu erfüllen und Bereiche mit Verbesserungspotenzial zu identifizieren. Die durchschnittliche jährliche Stromverbrauchseffektivität (PUE), die in 2022 gemeldet wurde, betrug 1,55, was eine leichte Verbesserung gegenüber dem Durchschnitt von 2021 von 1,57 darstellt, aber mit dem Trend marginaler PUE-Zuwächse übereinstimmt. jährlich seit dem 2014.

Rechenzentren zielen darauf ab, den PUE-Wert auf 1 zu reduzieren, um die Rechenleistung für den Energieverbrauch zu maximieren, aber derzeit durchschnittlich 1,55

Die effizientesten großen Hyperscale-Anlagen erreichten jedoch einen PUE-Wert von 1,2 im Vergleich zu anderen Einrichtungen mit PUE-Werten von mehr als 1,6, was bedeutet, dass für jedes kW Leistung, das für die IT-Aufgabe verwendet wird, weitere 600 W verbraucht werden, um die Kühlung und andere Infrastrukturgeräte mit Strom zu versorgen.

PUE-Wert nach Raumtyp des Rechenzentrums

Für jedes kW, das in einem Rechenzentrum verbraucht wird, werden 200-600 W benötigt, um die IT-Geräte zu kühlen

Verbessern Sie die Energieeffizienz mit innovativen Kühltechnologien

Effiziente Kühlpraktiken spielen eine entscheidende Rolle, um einen niedrigeren PUE-Wert zu erreichen. Durch die Implementierung innovativer Kühltechnologien, wie z. B. Flüssigkeitskühlung, Warm- und Kaltgangeinhausung oder optimiertes Luftstrommanagement, reduzieren Rechenzentren den Energieverbrauch der Kühlinfrastruktur, was zu einer verbesserten Energieeffizienz führt. Die Einführung der Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren gewinnt an Bedeutung, da sie eine effizientere und effektivere Kühlung als Luftkühlung bietet, insbesondere in IT-Racks mit hoher Dichte.

Energieeffiziente Flüssigkeitskühlung senkt den PUE-Wert im Vergleich zur Luftkühlung

Die von der American Society of Mechanical Engineers (ASME) veröffentlichte PUE-Analyse eines luft-flüssig-hybridgekühlten Rechenzentrums mit hoher Dichte untersuchte den allmählichen Übergang von 100 % Luftkühlung zu 25 % Luftkühlung und 75 % Flüssigkeitskühlung. In der Studie wurde eine Abnahme des PUE-Wertes mit zunehmendem Prozentsatz der Flüssigkeitskühlung beobachtet. Im Fall der 75-prozentigen Flüssigkeitskühlung wurde ein um 27 % geringerer Stromverbrauch in der Anlage und ein um 15,5 % geringerer Verbrauch am gesamten Rechenzentrumsstandort erzielt.

Selbst ein teilweiser Übergang von 75 % von Luft- zu Flüssigkeitskühlung reduziert den Stromverbrauch der Anlage um 27 %

Die PUE-Metrik berücksichtigt nicht die Effizienz von IT- oder Netzwerkgeräten und bietet einen Benchmark zur Bewertung der Effizienzsteigerungen im Laufe der Zeit innerhalb einer Rechenzentrumseinrichtung, ohne eine Einrichtung mit einer anderen zu vergleichen. Unabhängig davon ist es nach wie vor der De-facto-Standard, um die Energieeffizienz von Rechenzentren zu messen und zu vergleichen. Trotz seiner Unzulänglichkeiten bietet PUE eine nützliche Grundlage für die Bewertung und Verbesserung der Infrastruktureffizienz einer Einrichtung.

Die Flüssigkeitskühlung ist so effektiv bei der Verbesserung der Leistung von IT-Geräten und der Reduzierung des für die Kühlung erforderlichen Energieverbrauchs, dass sie die PUE-Metrik der Branche überflüssig macht

Die Rechenzentrumsbranche arbeitet weiterhin an neuen Metriken, um ihre Energieeffizienz genauer zu messen. TUE ist eine solche Kennzahl, die die Effizienz der IT-Ausrüstung, des Kühlsystems und andere Faktoren berücksichtigt, die den Energieverbrauch in Rechenzentren beeinflussen.

DI = (Energieverbrauch der gesamten Anlage) / (Energieverbrauch der IT-Geräte + Kühlgeräte)

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