Verbindungsnetz im dunklen Server-Rechenzentrum
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22.08.2022 Fachinformation

Reifegradmodell: Rechenzentren-Betreiber erhalten Handlungsempfehlungen für Energiemanagement

Wie lassen sich Rechenzentren energieeffizienter betreiben? Eine neue Technische Spezifikation bietet Betreibern von Rechenzentren konkrete Handlungsempfehlungen.

Dr. Ludger Ackermann hat am Reifegradmodell für Rechenzentren mitgearbeitet und spricht mit uns im Interview über die Entstehung, die unterschiedlichen Anforderungen und darüber, welche Änderungen in Zukunft noch geplant sind.

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Thomas H. Wegmann
Zuständiges Gremium

Interview mit Dr. Ludger Ackermann

DKE: Erzählen Sie unseren Leser*innen doch zunächst einmal etwas zur Entstehungsgeschichte des Reifegradmodells und wie Sie selbst zu dem Thema gekommen sind.

Ackermann: Bevor wir uns in der Normung damit beschäftigt haben, gab es bereits ein Reifegradmodell vom Industriekonsortium The Green Grid, das Ansätze zu Green IT und Rechenzentren erarbeitet. Ein Ergebnis war das Maturity Modell. Da dieses Modell aber nur wenig genutzt wurde und sich nicht mehr genug Personen fanden, an der weiteren Überarbeitung mitzuwirken, hat sich das Konsortium etwa 2018 dazu entschieden, das Maturity Modell an CENELEC zu übergeben mit der Idee, es in die Normenreihe EN 50600 zu übernehmen.

Wir haben uns dann in der Normung zunächst mit dem ursprünglichen Maturity Modell beschäftigt und zwei Jahre später einen ersten Entwurf für das heutige Reifegradmodell veröffentlicht. Aufgrund personeller Veränderungen habe ich letztes Jahr angeboten, die Idee weiterzuverfolgen und zum Ende zu bringen. Seit Juni 2022 liegt das Reifegradmodell nun in seiner ersten Version als Technische Spezifikation DIN CLC/TS 50600-5-1 (VDE 0801-600-5-1) vor.

Eine Technische Spezifikation ermöglicht uns derzeit mehr Flexibilität im Bearbeitungsprozess

DKE: Warum haben Sie sich für eine Technische Spezifikation entschieden und keine Norm?

Ackermann: Eine Technische Spezifikation ist eine Lösung zwischen einer Norm und einem Technischen Report. Letztere dürfen keine Anforderungen enthalten, die aber den Kern des Reifegradmodells bilden. Eine volle Norm unterliegt einem zweistufigen Abstimmungsprozess (öffentlicher Normentwurf und Schlussabstimmung) mit entsprechenden Bearbeitungszeiten.

Die Technische Spezifikation erlaubt es uns, sowohl Anforderungen zu definieren als auch den Prozess der Veröffentlichung schneller zu durchlaufen. Und genau das war unser Ziel. Aber mit der Technischen Spezifikation haben wir gleichzeitig die Grundlage geschaffen, diese in eine Norm zu überführen, wenn der Bedarf besteht.

Reifegradmodell richtet sich auch an Unternehmensrechenzentren und Co-Location-Rechenzentren

DKE: Richtet sich das Reifegradmodell ausschließlich an Betreiber von Rechenzentren?

Ackermann: Nein. Wir beziehen ebenso IT-Abteilungen dort mit ein, wo wir Unternehmensrechenzentren betrachten, also wo die IT interner Kunde der Rechenzentren ist. Darüber hinaus auch die Kunden von Rechenzentren, wenn wir über vermietete Rechenzentren sprechen, sogenannte „Co-Location-Rechenzentren“. In dem Fall mit einer bestimmten Systematik, denn nur die Reifegrade eins und zwei, vielleicht auch noch drei, im Modell lassen sich ohne große Beteiligung des IT-Fachbereiche erreichen.

Die höheren Level, vier und fünf, lassen sich nur erreichen, wenn insgesamt ein energieeffizientes Rechenzentrum vorliegt. Insofern sprechen wir nicht nur die Betreiber von Rechenzentren an, sondern auch deren Kunden, die IT-Fachbereiche und IT-Mieter in Co-Location-Rechenzentren.


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Reifegrade bestimmen die Anforderungen an den Energie- und Ressourcenverbrauch

DKE: Erzählen Sie uns doch bitte etwas mehr über die Reifegrade und Elemente des Modells.

Ackermann: Bei den Reifegraden handelt es sich um Abstufungen im Hinblick auf die Energie- und Ressourceneffizienz. Ich bleibe bei dem klassischen Fall des Betreibers eines Rechenzentrums.

Reifegrad eins ist das Einstiegslevel und damit sehr einfach gestaltet. Es sagt aus, dass sich der Betreiber für das Thema interessiert und mit dem Thema befasst. Für Level zwei muss der Betreiber mindestens 50 Prozent aus einem Set von Best Practices umsetzen. Das ist vor allem dann relevant, wenn es um Prüfungen und Zertifizierungen durch Externe geht. Für Level drei muss der Betreiber das Set von Practices vollständig erfüllen. Diese sind zwar mit einem entsprechenden Aufwand verbunden, aber dennoch gut zu erreichen. Für neue Rechenzentren gelten zudem auch ergänzende Practices, da diese bei bestehenden Rechenzentren teilweise nicht oder nur schwer umsetzbar sind.

Level vier bezeichnen wir als anspruchsvoll. Hier bedarf es seitens der Betreiber eines höheren Aufwands, um die Practices vollständig zu erfüllen. Hierfür müssen Rechenzentren unter Umständen etwas anders betrieben und technisch anders ausgestattet werden. Level fünf, die höchste Stufe im Reifegradmodell, betrachten wir als sehr ambitioniert. Für dieses Level gibt es Practices, die nicht jeder Betreiber eines Rechenzentrums erfüllen kann oder will. Unter anderem haben wir in der ersten Version des Reifegradmodells festgelegt, dass Level fünf die Kriterien des Blauen Engels für Rechenzentren enthält.

Reifegradmodell ermöglicht eine individuelle Einstufung im Hinblick auf die Infrastruktur- und IT-Elemente

DKE: Und diese fünf Reifegrade lassen sich individuell für die acht Elemente umsetzen?

Ackermann: Genau, es gibt acht Elemente. Zum einen die vier Infrastruktur-Elemente: Management, Gebäudethemen, Stromversorgung und Kälte. Und zum anderen die vier IT-Elemente: Software, Server, Speicher und Netzwerk.

In jedem dieser acht Elemente kann ein individuelles Level bestimmt und erreicht werden. Soll aber das gesamte Rechenzentrum beispielsweise auf Level drei eingestuft werden, so muss der Reifegrad eines jeden Elements mindestens das Level drei erreichen.

Die individuelle Einstufung im Hinblick auf die acht Elemente bietet den Vorteil, dass auf den ersten Blick ersichtlich wird, wo bereits Practices umgesetzt wurden und wo Nachholbedarf besteht. Allerdings, das muss an dieser Stelle noch gesagt werden, gibt es nicht für alle Level in jedem Element die entsprechenden Practices. Aktuell liegen diese zum Beispiel für das Element „Software“ noch nicht vor. Wir werden aber in der weiteren Entwicklung des Reifegradmodells prüfen, ob Practices für jedes Level in jedem Element möglich sind.

Anlagen müssen auch nach dem Kauf an die Prozesse angepasst und damit optimiert werden

DKE: Können Sie uns ein Beispiel dafür geben, wie die fünf Reifegrade in der Praxis umgesetzt werden würden?

Ackermann: Gerne. Am Beispiel von Kälte und Kühlung (Infrastruktur: Regelung der Umgebungsbedingungen; en: environmental control) lässt sich dies sehr gut verdeutlichen.

Im ersten Set von Practices heißt es für Level eins, zwei und drei, dass Betreiber von Rechenzentren bei luftgekühlten Rechenzentren eine vollständige Einhausung herstellen müssen. Das bedeutet, die Rack-Reihen stehen nicht offen. Die warme Luft kann sich demnach nicht mit der kalten Luft vermischen, sondern die kalte und warme Luft werden voneinander getrennt. Das ist sehr effizient, um die Kälte energieeffizienter zu machen, und gehört zu den Grundlagen, die es schon seit zwanzig Jahren gibt. Aber dennoch wird das auch heute nicht immer umgesetzt und muss daher unter anderem als erstes beachtet werden.

In Level vier kann die Anforderung lauten, eine energieeffiziente Kühlung einzusetzen und damit eine besonders energieeffiziente Form der Rückkühlung zu wählen. Für Level vier müssen sich Betreiber also wesentlich mehr Gedanken machen, wie eine Kälteerzeugung möglichst effizient gestaltet und betrieben werden soll.

Der Betrieb spielt in Level vier und fünf eine zunehmend größere Rolle. Häufig ist es so, dass gute Anlagen gekauft, aber im Betrieb nicht mehr an die Prozesse angepasst und damit auch nicht mehr optimiert werden. Diesen „Fehler“ möchten wir mit dem Reifegradmodell adressieren, um die Energieeffizienz in Rechenzentren weiter zu verbessern.

Und abschließend kann in Level fünf die Anforderung lauten, spezielle Kühlungsmethoden einzusetzen. Ein Beispiel hierfür ist die direkte Wasserkühlung, die technisch nicht sehr verbreitet ist. Dabei wird Wasser entlang der heißen Komponenten, also unter anderem CPU und Grafikkarte, geführt, sodass die Wärme über das Wasser abgeführt werden kann. Auf diese Weise wird keine Abluft erzeugt, sondern Abwasser beziehungsweise Warmwasser, das wiederum für andere Zwecks verwendet werden kann.

An diesem Beispiel wird ersichtlich, dass die Anforderungen mit jedem Level steigen, für Betreiber von Rechenzentren anspruchsvoller und damit auch kostenintensiver werden. Das klingt zunächst nachteilig, allerdings sinken gleichzeitig die Energiekosten. Und aus meiner eigenen Erfahrung heraus kann ich sagen: Das Einsparen von Energiekosten hat in den vergangenen Jahren an Bedeutung gewonnen. Und ganz präsent ist dieses Thema über die letzten Monate geworden.


Gang in einem Rechenzentrum
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Normungsgremium DKE/GK 719 Rechenzentren

Die Fachleute in diesem Gremium engagieren sich im Bereich der systemischen, gewerk-übergreifenden Normung von Rechenzentren und den zugehörigen Einrichtungen und Infrastrukturen einschließlich von Kenngrößen zur Ermittlung der Ressourceneffizienz unter Berücksichtigung relevanter Einflussgrößen und Randbedingungen.

Die inhaltlichen Arbeiten erfolgen in Form eines Gemeinschaftskomitees.

Zum Gremium DKE/GK 719

Flächendeckender Einsatz von direkter Wasserkühlung würde einen Energieeffizienz-Schub bedeuten

DKE: Sehen Sie denn, dass Betreiber von Rechenzentren mehr gewillt sind, im Bereich der Energieeffizienz aktiv zu werden?

Ackermann: Ja, das sehen wir insbesondere bei Unternehmensrechenzentren. Dort wird die Betrachtung sehr stark darauf gelegt, wer die Hauptenergieverbraucher im Unternehmen sind. Und dabei fallen mittlerweile vor allem die Rechenzentren ins Gewicht, die vorher praktisch tabu waren, denn die verbrauchten die Energie, die sie zum Betrieb benötigen. So einfach war das. Aber so einfach ist es jetzt nicht mehr. Es wird stärker hinterfragt, ob der Energieverbrauch wirklich so hoch sein muss und wo Energie eingespart werden kann.

Co-Location-Rechenzentren haben meiner Ansicht nach schon immer etwas stärker auf ein gutes Design geachtet und energieeffiziente Anlagen eingesetzt, sind aber im Gegenzug dann auch wieder vom Verhalten ihrer Kunden abhängig. Wenn die Kunden mit ihren IT-Geräten einen energieeffizienten Betrieb nicht unterstützen, ist es auch schwierig für einen Betreiber, das Rechenzentrum energieeffizient zu gestalten. Und an dem Punkt sehe ich noch keinen Paradigmen-Wechsel. Allerdings erwarte ich hier perspektivisch eine Veränderung, denn Flächen werden auf viele Jahre gemietet und durch die steigenden Energiekosten, werden Kunden nicht mehr an ihren ursprünglichen Plänen festhalten können.

Mir persönlich fehlt aktuell noch, um wirklich energieeffizienter zu werden, der zunehmende Einsatz direkter Wasserkühlung. Das sehe ich derzeit nicht. Und es gibt auch noch keine Ansätze in der Branche, diese Kühlungsmethode flächendeckend einzusetzen. Das ist deshalb so bedauerlich, weil dies einen starken Energieeffizienz-Schub bedeuten würde.

Reifegradmodell zahlt praxisgerecht auf die politischen Stoßrichtungen der Bundesregierung ein

DKE: Die Energieeffizienz von Rechenzentren ist erstmals Bestandteil vom Koalitionsvertrag der Bundesregierung. Wie schätzen Sie diesen Aspekt auf die weitere Entwicklung ein?

Ackermann: Es gibt im Moment viele politische Stoßrichtungen im Hinblick auf Energieeffizienz. Rechenzentren waren bisher immer ein Stück weit außen vor. Das ändert sich jetzt gerade und ist der Grund, weshalb wir uns mit dem Reifegradmodell beeilen. Wir wissen und sehen, dass dies das richtige Werkzeug ist, um politische Anforderungen zeitnah und praxisgerecht anzugehen. Wir haben damit die Möglichkeit, einen Standpunkt zu bestimmen und den Weg nach vorne zu ebnen.

Das Reifegradmodell ermöglicht es uns, kontinuierlich weiter und an verschiedenen Aspekten gleichzeitig zu arbeiten. Auch wenn das Reifegradmodell derzeit noch etwas sperrig ist, so mag ich persönlich vor allem die vielen Chancen der Weiterentwicklung. Und deshalb glaube ich auch, dass die kommenden Jahre für uns sehr wichtig werden, denn durch die Anwendung in der Praxis rechnen wir mit entsprechendem Feedback durch die Anwender*innen, sodass dieses Feedback in die weiteren Überarbeitungen einfließen kann.

Zweite Fassung wird den thematischen Zugang erleichtern und ist bereits in Arbeit

DKE: Sie sagten gerade, das Reifegradmodell sei etwas „sperrig“. Das ist aber nicht die beste Werbung, oder?

Ackermann: (lacht) Das stimmt, aber daran arbeiten wir bereits. Die Technische Spezifikation verweist auf Best Practices, die zurzeit in zwei anderen Dokumenten beschrieben sind.

CLC/TR 50600-99-1 beschreibt Best Practices für das Energiemanagement und ist weitgehend identisch mit den Best Practices des EU Code of Conduct für Rechenzentren. CLC/TR 50600-99-2 enthält Best Practices für die Umweltverträglichkeit von Rechenzentren. Das Reifegradmodell bedient sich aus diesem Set von Best Practices und definiert die Anforderungen für die einzelnen Level. Die Texte der Best Practices sind aber in der Technischen Spezifikation zum Reifegradmodell nicht enthalten.

Wir arbeiten aber bereits an der zweiten Fassung der DIN CLC/TS 50600-5-1 und möchten dann die Texte der Best Practices einbinden und die anderen beiden Dokumente schlanker gestalten, sodass darin nur noch Best Practices enthalten sind, die wir nicht in der Technischen Spezifikation aufgreifen. Anwender*innen erleichtern wir damit auch den thematischen Zugang und die anschließende Umsetzung.

DKE: Vielen Dank für das Gespräch!

Redaktioneller Hinweis:

Die im Text aufgeführten Normen können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Zum VDE VERLAG

Wir bedanken uns für dieses Interview bei

Portraitfoto Ludger Ackermann

Dr. Ludger Ackermann

Senior Consultant, Data Center Excellence GmbH

Stellv. Vorsitzender DKE/GK 719 und Vorsitzender DKE/GAK 719.0.5

Portraitfoto Ludger Ackermann

Senior Consultant, Data Center Excellence GmbH

Stellv. Vorsitzender DKE/GK 719 und Vorsitzender DKE/GAK 719.0.5

Weitere Aktivitäten:

  • Mitglied CLC/TC 215/WG 3
  • Mitglied ISO/IEC JTC 1/SC 39/WG 1
  • Auditor für den Blauen Engel für Rechenzentren

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