Grü­ne Tech­no­lo­gie für Rechen­zen­trum von Google

„Goog­le behält sei­ne Füh­rungs­po­si­ti­on beim Auf­bau eines grü­nen Inter­nets bei“. Die­ses Prä­di­kat stellt dem Inter­net-Gigan­ten kei­ne gerin­ge­re Orga­ni­sa­ti­on aus als Green­peace. In die­se „ grü­ne Farb­leh­re“ passt das Kühl­sys­tem eines der neus­ten Rechen­zen­tren, das Goog­le im fin­ni­schen Hami­na gebaut hat: Um die unzäh­li­gen ver­netz­ten Ser­ver in dem 9.000 m² gro­ßen Kom­plex auf Betriebs­tem­pe­ra­tur her­un­ter­zu­küh­len, sind Hoch­leis­tungs­pum­pen von Wilo instal­liert wor­den. Nicht weil sie grün aus­se­hen, son­dern tat­säch­lich auch sind – von der Ener­gie­ef­fi­zi­enz über die Zuver­läs­sig­keit bis zur Lebensdauer.

Bei der Errich­tung neu­er Rechen­zen­tren zählt für vie­le bekann­te Inter­net­un­ter­neh­men nur, in wel­cher Regi­on der Strom am bil­ligs­ten ist, beklagt Green­peace. Goog­le geht hin­ge­gen einen ande­ren, einen öko­lo­gi­schen Weg. Laut dem jüngs­ten Report „Cli­cking Clean“, in dem Green­peace die Öko­bi­lanz von 300 der welt­weit größ­ten Rechen­zen­tren unter­sucht hat, ist Goog­le auch in Sachen Umwelt­schutz Bran­chen­pri­mus. Der Kon­zern hat das Ziel her­aus­ge­ge­ben, den Strom­be­darf für sei­ne Data Cen­ter auf Sicht nur noch aus erneu­er­ba­ren Ener­gien zu decken. Gleich­zei­tig wer­den gro­ße Anstren­gun­gen unter­nom­men, die Ener­gie­ef­fi­zi­enz in den Cen­tern selbst zu stei­gern, ins­be­son­de­re für die ener­gie­in­ten­si­ve Küh­lung der Server.

Ein Beleg dafür ist die Stand­ort­wahl des jüngs­ten Goog­le Rechen­zen­trums für Euro­pa in Hami­na, Finn­land. Nicht der Strom­preis war hier der aus­schlag­ge­ben­de Fak­tor, son­dern die gerin­ge Durch­schnitts­tem­pe­ra­tur von 2 °C und die direk­te Nähe zum fin­ni­schen Meer. Denn hier wird die Ser­ver­küh­lung ener­gie­spa­rend mit kal­tem Meer­was­ser sicher­ge­stellt. Die Wilo-Pum­pen „Cro­no­Li­ne-IL“ leis­ten dabei einen ent­schei­den­den Bei­trag zur Öko­lo­gie und Öko­no­mie eines Haupt­kno­ten­punk­tes der glo­ba­len Datenautobahn.

Viel Was­ser, wenig Strom

Der Strom­be­darf für Rechen­zen­tren betrug 2011 welt­weit 684 Mrd. kWh. Zum Ver­gleich: Ganz Deutsch­land ver­brauch­te im sel­ben Jahr „nur“ etwa 607 Mrd. kWh. Pro­gno­sen gehen davon aus, dass der Ener­gie­hun­ger, ange­trie­ben durch das Cloud Com­pu­ting, bis 2020 um 63 Pro­zent stei­gen wird. Stand heu­te ent­fal­len 22 Pro­zent des Ener­gie­ver­brauchs in Rechen­zen­tren auf die Küh­lung. Daher ist die Was­ser­küh­lung durch natür­li­che Res­sour­cen wie in Hami­na ein ent­schei­den­des Kon­zept zur Effi­zi­enz­stei­ge­rung. Aber auch an die Pum­pen, die im Rechen­zen­trum das Kühl­was­ser för­dern, wer­den hohe Effi­zi­enz­kri­te­ri­en gestellt, wie ein Blick auf die hier ein­ge­setz­ten Wilo-Pum­pen „Cro­no­Li­ne-IL“ zeigen.

Um die erfor­der­li­chen Kühl­was­ser­men­gen bereit­stel­len zu kön­nen, sind die Tro­cken­läu­fer­pum­pen als Inli­ner hori­zon­tal in die Rohr­lei­tungs­stre­cken instal­liert. Die Rohr­di­men­sio­nen der Kühl­kreis­läu­fe gehen von DN 150 bis DN  200. Pas­send dazu sind die Lauf­rä­der der Pum­pen aus­ge­legt: der nomi­nel­le Durch­mes­ser beträgt 320 bzw. 270 mm. Die spe­zi­fi­sche Lauf­rad­geo­me­trie und eine strö­mungs­op­ti­mier­te Beschich­tung tra­gen zu einem hohen Gesamt­wir­kungs­grad bei. Der hydrau­li­sche Wir­kungs­grad der „Wilo-Cro­no­Li­ne-IL“ mit Anschluss-Nenn­wei­te DN 150 beträgt über 80 Pro­zent, mit DN 200 Anschluss gut 70 Pro­zent. Die Moto­ren­ef­fi­zi­enz liegt bei 94 Pro­zent. Somit reicht eine Moto­rennenn­leis­tung zwi­schen 30 bis 37 kW aus, um das erfor­der­li­che Volu­men zur Deckung der Kühl­las­ten zu för­dern. Zusätz­li­che Ener­gie­ein­spa­run­gen wer­den durch die bedarfs­ge­rech­te Dreh­zahl­re­ge­lung der Pum­pen über Fre­quenz­um­for­mer erzielt.
Betriebs­si­cher und betriebsgünstig

Das Inter­net schläft nie. Allein die Anzahl von etwa 64.000 Such­an­fra­gen, die Goog­le pro Sekun­de beant­wor­tet, zeigt die hohen Anfor­de­run­gen, die der Kon­zern an die Ver­füg­bar­keit sei­ner Rechen­zen­tren stel­len muss. Hin­zu kom­men wich­ti­ge Cloud-Diens­te für Unter­neh­men mit welt­wei­ten Stand­or­ten, die Daten rund um die Uhr ver­füg­bar hal­ten. Neben der Com­pu­ter­tech­nik als sol­ches ist daher auch die Küh­lung ein ent­schei­den­der Fak­tor für die Betriebs­si­cher­heit. Moder­ne Ser­ver­sys­te­me sind zwar inzwi­schen für Arbeits­tem­pe­ra­tu­ren bis rund 35 °C zuge­las­sen. Doch ohne Küh­lung wür­de die­se Gren­ze in kür­zes­ter Zeit über­schrit­ten und alles lahmlegen.

Damit die Pum­pen betriebs­si­cher Kühl­was­ser für eine mög­lichst kon­stan­te Tem­pe­ra­tur­hal­tung för­dern, fer­tigt  Wilo Pum­pen­ge­häu­se und ein­zel­ne Kom­po­nen­ten aus hoch­be­last­ba­ren Werk­stof­fen. Das Gehäu­se und Lauf­rad der Pum­pen­bau­rei­he „Cro­no­Li­ne-IL“ im Goog­le-Rechen­zen­trum besteht bei­spiels­wei­se aus ver­schleiß­fes­tem Guss­ei­sen mit Lamel­len- bzw. Kugel­gra­fit. Um die Life Cycle Cos­ts der Pum­pen wei­ter zu redu­zie­ren, besteht die Pum­pen­la­ter­ne aus einem paten­tier­ten Design. Es stellt die geziel­te Abfüh­rung der ver­hält­nis­mä­ßig gro­ßen Men­gen an Kon­den­sat sicher, die sich am Pum­pen­ge­häu­se nie­der­schla­gen, wenn kal­te Medi­en bei hoher Umge­bungs­tem­pe­ra­tur geför­dert wer­den. Das schützt die Pum­pen vor den typi­schen Kor­ro­si­ons­schä­den. Dar­über hin­aus sor­gen hoch belast­ba­re Glei­t­ring­dich­tun­gen, auf­ge­baut aus Koh­le­gra­fit, Sili­zi­um-Kar­bid, EPDM und Edel­stahl für lan­ge Wartungsintervalle.

Fazit

„Die Digi­ta­li­sie­rung in Unter­neh­men schrei­tet rasant vor­an. Für das pri­va­te Umfeld trifft dies natür­lich genau­so zu – wie das Stich­wort ‚Smar­thome‘ beweist. Gleich­zei­tig wer­den aber die Ener­gie­res­sour­cen knap­per. Somit gewinnt ‚Green IT‘ immer mehr an Gewicht“, kennt Sven Pro­chow­ski (Seni­or Vice Pre­si­dent Group Infor­ma­ti­on Manage­ment) die Ent­wick­lun­gen beim Data Cen­ter Coo­ling auch aus der Anwendersicht.

So sieht das auch der IT-Kon­zern Cis­co und pro­gnos­ti­ziert einen gewal­ti­gen Zuwachs der Inter­net-Nut­zung bis 2020: Hat­ten 2015 „nur“ 40 Pro­zent der Welt­be­völ­ke­rung einen Zugang zum Web, sind es 2020 wohl 52 Pro­zent. Gleich­zei­tig ermög­licht der tech­no­lo­gi­sche Fort­schritt, immer grö­ße­re Daten­men­gen zu trans­por­tie­ren. Erzeug­ten die User 2015 noch einen Daten­trans­fer von 9,9 GB pro Kopf und Monat, wer­den 2020 vor­aus­sicht­lich die 25 GB über­schrit­ten – eine Stei­ge­rung von 150 Prozent!

„Die Tech­no­lo­gie­sprün­ge der Com­pu­ter­tech­nik sind enorm und im All­tag für die meis­ten Men­schen ganz offen­sicht­lich. Hin­ter den Kulis­sen spielt aller­dings auch eine ver­meint­lich kon­ven­tio­nel­le Tech­no­lo­gie wie die Pum­pen­tech­nik eine sehr wich­ti­ge Rol­le, damit Ener­gie­ef­fi­zi­enz und glo­ba­le Ver­net­zung zusam­men­fin­den. Wilo trägt mit sei­ner For­schungs- und Ent­wick­lungs­leis­tung dazu bei.“

Dr.-Ing. Mar­kus Beu­ken­berg, Chief Tech­no­lo­gy Offi­cer (CTO) der WILO SE