Das Thema Nachhaltigkeit und die Verringerung des ökologischen Fussabdrucks haben sich in Unternehmen seit geraumer Zeit zu einem prominenten Diskussionsthema entwickelt und deren Einfluss auf eine positive Reputation nimmt kontinuierlich zu. In Anbetracht der hohen Umweltauswirkungen hat die Technologiebranche ihre Verantwortung erkannt und entsprechende Massnahmen getroffen. Allerdings geht es hier nicht nur um die Verantwortung der Technologiebranche selbst, sondern auch um die Käufer und somit die Kunden, welche die Infrastruktur betreiben und letztendlich um die individuelle Verantwortung jedes Arbeitnehmenden, der von dieser profitiert. Jede einzelne Person trägt dazu bei, indem sie nachhaltige Praktiken unterstützt und Entscheidungen trifft, die den ökologischen Fussabdruck minimieren.
Von der Innovation und Entwicklung, über die Kommunikation und den Verkauf bis hin zur Datenverwaltung sind IT-Infrastruktur und -Services von zentraler Bedeutung und massgebliche Erfolgsfaktoren. Betriebliche IT-Systeme haben jedoch oft einen hohen Energieverbrauch und entsprechende CO₂-Emissionen. Die gute Nachricht ist, dass Unternehmen ihre IT-Infrastruktur nachhaltiger gestalten können, um Umwelt und Budget zu schonen. Der vorliegende Artikel beleuchtet mögliche Massnahmen, um den ökologischen Fussabdruck in der eigenen IT-Systemlandschaft zu verkleinern.
Das Rechenzentrum und seine Umgebung
Ein grosser Teil der Umweltbelastung eines Rechenzentrums entsteht durch den Energieverbrauch. Oftmals – und nicht nur bei KMU – liegt der Fokus der Betrachtung auf den Komponenten wie Server- sowie Storage-Systemen oder Netzwerkgeräten. Einen weit grösseren Anteil und Einfluss auf die Energieeffizienz (PUE – Power Usage Effectiveness) einer IT-Systemlandschaft hat aber die Umgebung, beispielsweise die Raumkühlung, die Raumbeschaffenheit sowie die betriebliche Energiepolitik.
Viele, besonders kleinere Unternehmen, haben konventionelle Räumlichkeiten zu Rechenzentren umgebaut und nutzen dort veraltete Klimaanlagen, welche zudem kaum überwacht oder gewartet werden. Auch bei kleineren Rechenzentren macht es sehr viel Sinn, das in grösseren Data Centern oft anzutreffende Konzept von Warm- und Kalt-Gängen zu verfolgen. Dies erzielt eine effizientere, natürliche Kühlung des Raumes.
Aufgrund hoher Investitionskosten werden in Rechenzentren neuere und modernere Klimaanlagen meist nur bei Ausfall neu beschafft. Dies obwohl sich der Investitionsaufwand infolge eines geringeren Energieverbrauchs bereits nach kurzer Zeit und nicht erst über die gesamte Lebensdauer lohnen würde. Bei neuen Modellen kann eine intelligente und automatisierte Steuerung der Kühlsysteme ausserdem einen zusätzlichen Beitrag zur Reduktion des Energiebedarfs leisten.
Beim Bau neuer Rechenzentren kann durch den Einsatz von Green Building Standards die Nachhaltigkeit zusätzlich beeinflusst werden. Diese Standards legen Richtlinien für den Bau und Betrieb von energieeffizienten und umweltfreundlichen Gebäuden fest. Zu den Merkmalen gehören unter anderem verbesserte Isolierung, energiesparende Beleuchtungssysteme, die Verwendung umweltfreundlicher Baumaterialien und die effiziente Nutzung von Wasserressourcen.
Stromverbrauch und Energiepolitik
Der Stromverbrauch und die Nutzung erneuerbarer Energien spielen in der Nachhaltigkeit von Rechenzentren ebenfalls eine wichtige Rolle. Intelligente Power Distribution Units (PDUs) ermöglichen eine genaue Überwachung und Analyse des Stromverbrauchs in Rechenzentren. Diese Geräte messen den Energieverbrauch auf einzelner Geräteebene, Rack-Ebene oder sogar auf Server-Ebene. Durch die Analyse dieser Daten können Betreiber von Rechenzentren den Energieverbrauch identifizieren und Engpässe oder ineffiziente Komponenten erkennen. Gezielte Massnahmen zur Optimierung der Energieeffizienz können erkannt und mit Daten belegt werden.
Um die Nachhaltigkeit zu verbessern, sollte der Strombezug aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Dies kann durch den Einsatz von Solar-, Wind-, Wasser- oder Biomasse-Energie erfolgen. Einige grosse Technologieunternehmen und Schweizer Cloud-Anbieter haben bereits den Übergang zu erneuerbaren Energien für ihre Rechenzentren vollzogen.
Energieeffizienzmassnahmen
IT-Infrastrukturen verbrauchen erhebliche Mengen Strom und tragen somit zur Umweltbelastung und zu hohen Energiekosten bei. Hier gibt es für Unternehmen, dank innovativen Technologien, zahlreiche Möglichkeiten, um den Energieverbrauch zu reduzieren und somit auch die Kosten zu senken.
Eine Möglichkeit, dies zu verbessern, ist die Verwendung von Hardware, die auf Energieeffizienz optimiert ist. Besonders Komponenten wie etwa Prozessoren werden, je weiter sich die Technologie entwickelt, immer effizienter gebaut. Im Grundsatz weisen neuere CPU-Generationen einen grösseren Strombedarf und somit eine grössere Wärmeabgabe auf als ihre Vorgänger. Damit wird jedoch nicht beabsichtigt, die Stromkosten zu erhöhen, sondern die Leistung pro Watt anzuheben. Vergleicht man die letzten drei Intel-Generationen (Cascade Lake, Ice Lake, Sapphire Rapids), hat sich der TDP-Wert (Thermal Design Power) teilweise verdoppelt, der relative Leistungswert pro Watt TDP ist jedoch mindestens gleichgeblieben oder hat sich gar verbessert.
Grosse Unterschiede bei Storage-Systemen
Auch bei den Storage-Systemen konnten in den vergangenen Jahren Fortschritte in Bezug auf die Energieeffizienz gemacht werden. Ein gutes Beispiel stellt der Vergleich von HDD und SDD dar. Eine SSD kann zwar, je nach Operation, einen bedeutend höheren Stromverbrauch erzielen als eine klassische HDD, jedoch muss die Einsparung der Lese-/Schreib-Operationen berücksichtig werden. Während HDDs lediglich einige Hundert IOPS (Lese-/Schreib-Operationen) liefern, können SSDs mehrere Hunderttausende solcher IOPS verarbeiten. Das bedeutet, dass eine SSD die gleichen Datenmengen bedeutend schneller verarbeitet als eine HDD und somit die Betriebszeit für die entsprechende Operation um ein Vielfaches geringer ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Energieeffizienz bei Storage-Systemen mit der Einführung der SSDs um ein Vielfaches gesteigert werden konnte.
Werden diverse Speichersysteme, die aktuell auf dem Markt sind, miteinander verglichen, gibt es grundsätzlich massive Unterschiede was sowohl den Strombedarf als auch die Abwärme betrifft. Vergleicht man NVMe- mit SAS-basierten Systemen, gibt es besonders bei grösseren und leistungsfähigeren Systemen teilweise massive Unterschiede. Der Stromverbrauch kann bei SAS-basierten Systemen bis zu zehn Mal grösser sein als bei NVMe-Systemen, und auch die Abwärme (British Thermal Unit, BTU) kann bis zu achtmal so hoch sein.
Sogar unter den NVMe-basierten Systemen sind die Unterschiede je nach Hersteller teilweise bis zu fünfmal so gross in Bezug auf den Stromverbrauch und bis zu dreimal so gross in Bezug auf die Abwärme (BTU). Gerade bei Storage-Systemen fallen zudem die Bauweise und damit der Platzbedarf sowie die Menge an Elektroschrott erheblich ins Gewicht und es lassen sich grosse Unterschiede feststellen.
Sind noch ältere Speichersysteme im Einsatz, lohnt es sich, über die Ablösung solcher Systeme nachzudenken. Neben dem Potenzial, den Energieverbrauch des Speichersystems zu reduzieren, kann auch sonst noch einiges eingespart werden – dies besonders bei grösseren Installationen. Speicherlösungen, die früher oft ein ganzes Rack im Rechenzentrum gefüllt haben, können so heute auf bis zu drei Höheneinheiten reduziert werden. Das schafft nicht nur Platz, sondern reduziert auch die benötigte Kühlleistung. Bei der Anschaffung neuer Speichermedien ist es daher ratsam, die entsprechenden Kennzahlen zum Energieverbrauch zu beachten und zu analysieren, wie viel Energie eine hauseigene Storage-Architektur verbraucht.
Ganzheitliche Überlegungen
Die IT hat heute eine zentrale Rolle in Unternehmen und Organisationen. Die damit wachsende Abhängigkeit von IT-Systemen bleibt jedoch nicht ohne Auswirkungen, was Unternehmen sowohl aus ökologischer wie auch aus finanzieller Sicht vor neue Herausforderungen stellt. Um einen effizienteren Einsatz der IT-Ressourcen gewährleisten zu können, muss das Unternehmen dies als Tatsache anerkennen, um so entsprechende Massnahmen zu ergreifen. Je nach Strategie, die verfolgt wird, können Unternehmen auch mit schwierigen Fragen konfrontiert werden, wie etwa dem Dilemma, ob man zugunsten eines besseren Stromverbrauchs bereits nach zwei Jahren die Hardware ersetzen soll oder ob man die Hardware lieber zehn Jahre betreibt, um weniger Abfall zu produzieren. Entsprechende klare Strategien und Massnahmen sind daher erforderlich.
Aus ganzheitlicher Sicht empfiehlt es sich grundsätzlich, folgende Ziele anzustreben:
- Konsolidierung von Systemen und Anwendungen,
- Standardisierung und Zentralisierung von Umgebungen, um Ressourcen effizienter zu nutzen,
- Modulare und skalierbare Systeme und Lösungen anstelle klassischer Server,
- Nutzung neuer Technologien für die Bereitstellung von Microservices,
- Monitoring effektiv genutzter Ressourcen, um diese zu optimieren.
Massnahmen und Strategie
Experten schätzen, dass alle Rechenzentren weltweit aktuell etwa 1,1 Prozent des globalen Strombedarfs nutzen – ein Wert der sich, trotz der Digitalisierung und der damit steigenden Zahl von Data Centers, seit 2010 kaum verändert hat. Dies zeigt, wie sich auch die Technologie über die Jahre weiterentwickelt hat und stetig effizienter wurde.
Um als Schweizer KMU in IT-Fragen nachhaltiger zu werden, ist es wichtig, das Gesamtbild zu betrachten. Komponenten sollten nicht nur aufgrund des Preises ausgewählt, sondern auch langfristig unter Berücksichtigung der ökologischen Parameter beschafft werden. Die Einführung eines Umweltmanagementsystems nach ISO 14001 kann durch einen strukturierten Aufbau bei der Umsetzung helfen und zeigt zudem das Umweltengagement eines Unternehmens auf. Bei der Wahl von Lieferanten sollten entsprechende Zertifizierungen wie die genannte ISO-Norm ebenfalls eine Rolle spielen.
Bei der Beschaffung der eigenen IT-Systemlandschaft sollte daher langfristig und strategisch geplant werden. Weiter sollte der Energiebedarf überwacht und eine Optimierung des Lebenszyklus auf Basis der Resultate der Überwachung der Systeme angestrebt werden.
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