Nachhaltigkeit: Was Musikhits und Rechenzentren gemeinsam haben

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Warum Umwelt und Nachhaltigkeit Aufgaben der Softwarearchitekten und -entwickler werden

Gunnar Menzel, Capgemini

Als das Musikvideo „Despacito“ veröffentlicht wurde, war es das erste Video, das 5 Milliarden Aufrufe auf YouTube erreichte. Der leitende Wissenschaftler Rabih Bashroush berechnete, dass diese Menge an Downloads so viel Energie verbrauchen wie 40.000 US-Haushalte in einem Jahr.

Datenzentren verbrauchen jährlich schätzungsweise 200 Terawattstunden (TWh). Das ist mehr als der Energieverbrauch einiger Länder pro Jahr. Sie tragen etwa 0,3 Prozent zu den gesamten Kohlenstoffemissionen bei, während das gesamte Ökosystem der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) für mehr als 2 Prozent der weltweiten Emissionen verantwortlich ist. Bis 2030 wird der IKT-Stromverbrauch voraussichtlich auf 20 Prozent des weltweiten Strombedarfs ansteigen, was einen stark erhöhten Kohlenstoff-Fußabdruck bedeuten würde. Es ist an der Zeit etwas zu tun.

Nachhaltigkeit in Capgeminis Rechenzentren

2008 entschied Capgemini, dass wir die Nachhaltigkeit unserer Rechenzentren in Großbritannien deutlich verbessern mussten. Als unser neues Rechenzentrum Merlin im Jahr 2010 in Betrieb genommen wurde, setzte es einen neuen globalen Standard für Energieeffizienz mit einer branchenführenden PUE-Bewertung (Power Usage Effectiveness).

Was Merlin Nachhaltigkeit macht? Dafür gibt es mehrere Faktoren:

  • Eine erwartete PUE von 1,10
  • Ein Frischluftkühlsystem, das 80 Prozent der Betriebskosten einspart und bis zu 50 Prozent weniger Kohlenstoffemissionen produziert.
  • Entwicklung von Merlin auf einer Industriebrache zur Vermeidung unnötiger Bautätigkeit
  • Nutzung erneuerbarer Energien zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen
  • Konstruktion von Modulen aus bis zu 95 Prozent wiederverwertbaren Materialien
  • Verwendung von sauberer Schwungrad-Energiespeichertechnologie anstelle von umweltschädlichen Batterien.
  • Energieeinsparungen von 91 Prozent im Vergleich zu einem durchschnittlichen Rechenzentrum der Branche (mit einer PUE von 2,5)

Grüne Innovation dank Frischluft

Die PUE ist ein weithin anerkanntes Maß für die Energieeffizienz von Rechenzentren, das sich aus dem Verhältnis zwischen der an die Einrichtung gelieferten Leistung und der von den IT-Geräten verbrauchten Leistung ergibt. Sie wurde erstmals in den späten 2000er Jahren eingeführt und ist heute ISO/IEC-Standard: 30134-2:2016.

Im Jahr 2007 betrug die durchschnittliche PUE in der Rechenzentrumsbranche ungefähr 2,5. Heute liegt er bei 1,6. Es gibt branchenweite Bemühungen, diesen Wert zu senken, das gesetzte Ziel liegt bei einem Wert von etwa 1,3 PUE. Bisher haben jedoch lediglich eine Handvoll Anbieter haben eine PUE von weniger als 1,2 erreicht. Googles E-Rechenzentrum erreichte beispielsweise nach eigenen Angaben im Jahr 2009 eine PUE von 1,12 und die HP-Einrichtung in Wynyard liegt bei 1,16 PUE. Google behauptet, dass alle seine Rechenzentren nun nahe der 1,1-Marke liegen.

Unser Merlin-Rechenzentrum verwendet ein Frischluftkühlsystem, das eine echte grüne Innovation darstellt und sowohl die Ressourcen- als auch die Energieeffizienz verbessert. Merlin ersetzt außerdem umweltbelastende batteriebetriebene USV-Systeme durch Energiespeicher mit Schwungrad, was die Branche schon lange hätte in Angriff nehmen müssen. In kontrollierten Werkstests erreichen Merlin-Rechenzentrumsmodule eine PUE von 1,08. Unter Betriebsbedingungen und unter Hinzufügung von elektrischen und USV-Verlusten erwarten wir eine PUE von 1,1 für das Rechenzentrum.

Sustainability schon in der Planung mitdenken

Das Erreichen von Sustainability bedeutet, dass Umweltaspekte sowohl bei der Planung als auch während des Baus berücksichtigt werden. Die Lösungen müssen vordefinierte und vereinbarte Kriterien der ökologischen Nachhaltigkeit erfüllen.

Die Anbieter stellen in der Regel Rechner zur Verfügung, die den Entwicklern helfen, die Ziele für den Gesamtstromverbrauch von Servern, Speicher- und Netzwerkgeräten zu erreichen. Beispiele hierfür sind HPE für die ProLiant DL380 Gen9-Serie und das Enterprise Infrastructure Planning Tool (EIPT) von Dell.

Das EIPT kann ein komplettes Rechennetz mit jedem (technisch) möglichen Server, Speicher und Netzwerkgerät modellieren und den Stromverbrauch in Watt pro Stunde berechnen. Um den Gesamtstromverbrauch zu berechnen, multiplizieren Sie dieses Ergebnis einfach mit den Betriebsstunden.

Die Umweltauswirkungen der Produktion der zu verwendenden Geräte sollten ebenfalls berücksichtigt werden. Viele Anbieter veröffentlichen die Produktions-Fußabdrücke ihrer Geräte, um diesen Faktor zu unterstützen.

Sustainability künftig Aufgabe der Architekten

Geringfügige Änderungen am logischen Design einer Anwendung können erhebliche Auswirkungen auf die Sustainability haben, z. B. durch Hinzufügen neuer physischer Komponenten oder durch Änderung der Leistungsmerkmale. Nichtfunktionale Anforderungen (NFR) sind während der Entwurfsphase wichtig, und es ist die Aufgabe des Lösungsarchitekten, sie alle zu berücksichtigen, einschließlich der Nachhaltigkeit:

  • Skalierbarkeit: Stellen Sie sicher, dass die Lösung die aktuellen und geplanten Geschäftsvorgänge unterstützt.
  • Verlässlichkeit: Stellen Sie sicher, dass die Lösung ein angemessenes Maß an Ausfallsicherheit zur Unterstützung von Geschäftsprozessen bietet.
  • Verwaltung: Die Lösung sollte effizient und effektiv verwaltet und gewartet werden können.
  • Verfügbarkeit: Stellen Sie sicher, dass die Lösung die erforderlichen Service-Levels und Leistungsmerkmale bietet.
  • Nachhaltigkeit: Die Lösung sollte die vereinbarten Ziele der ökologischen Nachhaltigkeit (Energieverbrauch sowie Lieferkette und Abfall) erfüllen oder übertriffen.
  • Sicherheit: Sicherstellen, dass die Lösung alle sicherheitsbezogenen Maßnahmen und Kontrollen zur Minimierung der Sicherheitsrisiken bietet.

Die umweltfreundliche Entsorgung von Geräten, die das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, muss ebenfalls berücksichtigt werden. Die Umweltverträglichkeit eines Rechenzentrums beginnt mit der Produktion der Geräte, setzt sich mit dem effizienten Betrieb während der „Produktion“ fort und endet mit der sicheren und umweltgerechten Entsorgung der Geräte und aller Hilfskomponenten.

Schlussendlich sind wir alle dafür verantwortlich, dass die von uns entworfenen Lösungen Umweltfaktoren und Nachhaltigkeit berücksichtigen. Ein Schlüsselbereich ist die Gestaltung von Rechenzentren und der Stromverbrauch der von ihnen verwendeten physischen Ausrüstung. Als Lösungsarchitekten und Entwickler sind wir dafür verantwortlich, und es ist unsere Pflicht, dafür zu sorgen, dass wir dies ernst nehmen.

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