26.11.24 – DAS Energieeffizienzgesetz (EnEfG) regelt in Deutschland die Energieeffizienz von Gebäuden und Anlagen. Für Rechenzentren gelten spezifische Anforderungen, die im Rahmen des Gesetzes festgelegt sind. Das EnEfG umfasst verschiedene Punkte. Es legt Standards für Rechenzentren fest, die sich auf Aspekte wie z.B. Kühlung, Stromversorgung und IT-Ausrüstung beziehen. Gemäß dem EnEfG müssen große Unternehmen regelmäßig Energieaudits durchführen, um ihren Energieverbrauch zu überwachen und zu optimieren. Rechenzentren können in diese Kategorie fallen, da sie oft erhebliche Energiemengen verbrauchen. Zudem macht das Gesetz Vorschriften, um spezifische Energieeffizienzmaßnahmen umzusetzen, wie z.B. die Verwendung von energiesparenden Kühltechnologien, die Virtualisierung von Servern oder die Nutzung erneuerbarer Energien und Abwärme. Und Rechenzentren sind verpflichtet, jährliche Werte (z.B. über ihren Energieverbrauch, den PUE oder die CER) an das Rechenzentrums-Register zu melden.

Die Informationen für die Berichtspflicht müssen immer bis zum Ablauf des 31. März eines jeden Jahres gemeldet werden und sind ab einer nicht redundanten elektrischen Anschlussleistung über 1.000kW (ab 2026: 500kW) verbindlich. Bei öffentlichen Rechenzentren liegt der Wert bereits bei über 300kW. Unter nicht redundanter Nennanschlussleistung versteht sich die maximal vertraglich geregelte Leistung mit dem Energieversorgungsunternehmen. Falls die vertraglich geregelte Leistung nicht festgelegt ist, kann diese über den Leistungsschalter der Primärversorgung in der NSHV ermittelt werden.

Die Stromversorgung und Stromverteilung in Rechenzentren wird in der DIN EN 50600-2-2 behandelt. Dort werden auch die Anforderungen an die Messgenauigkeit bestimmt. Doch wie kann dies erreicht werden und wie kann man die erforderlichen Kennzahlen effizient erreichen? E-Quadrat sprach mit Gerald Fritzen, Business Development Manager Rechenzentren und RCM von Messspezialisten Janitza über Fragen rund um die Energieeffizienz von Rechenzentren. (sg)

Normen erfüllen, Energiekosten sparen, Versorgungsqualität kontrollieren, Anlagensicherheit verbessern – Energiemonitoring-Lösungen für Rechenzentren. Foto:Janitza electronics GmbH

INTERVIEW

Gerald Fritzen, Business Development Manager. Rechenzentren. Foto:Janitza electronics GmbH

Herr Fritzen, welche Rolle spielen Messkonzepte für Energie in Rechenzentren?

Im Bereich der Großrechenzentren sind Messkonzepte zur Überwachung der elektrischen Hochverfügbarkeit bereits lange etabliert, und auch der PUE ist kein neues Thema. Erste Berührungspunkte der PUE-Berechnung hatte ich bereits im Jahr 2008, als dieser meistens anhand der elektrischen Leistung berechnet wurde. Schließlich steht PUE 1:1 übersetzt für „Power“ und nicht „Energy“. Für den Jahreswert ist die Verwendung des Energiewertes in kWh jedoch einfacher als Jahresmittelwert und entspricht den normativen Anforderungen der DIN EN 50600-4-2 „Kennzahl zur eingesetzten Energie“.

Warum ist ein guter PUE-Wert wichtig?

Rechenzentren in der freien Wirtschaft streben schon immer gute PUE-Werte und damit eine hohe Energieeffizienz an. Im Hinblick auf die sehr hohen Energiepreise in Deutschland wirkt sich ein guter PUE positiv auf die Betriebskosten aus und erhöht damit die Wettbewerbsfähigkeit. In öffentlichen Rechenzentren sieht es leider teilweise anders aus. Ich sehe teils recht alte oder überdimensionierte Anlagen mit einem PUE > 1,8. Daher begrüße ich das EnEfG besonders für öffentliche Rechenzentren und hoffe auf eine konsequente Umsetzung. Schlechte PUE-Werte/Energieeffizienz bedeuten letztlich die Verschwendung kostbarer Energieressourcen und in letzter Konsequenz auch von Steuergeldern.

Was folgt aus der Anforderung zur Verbesserung des PUE?

Bei der Planung von Energieeffizienzmaßnahmen müssen Ökonomie und Ökologie einhergehen und so mancher Altbestand wird in Co-Location-Flächen umziehen oder neu gebaut werden müssen. Erfolgreiche und flächendeckende Digitalisierung mit harmonisierten Softwareplattformen beginnt idealerweise bereits bei der Infrastruktur. Wenn alle Teilnehmer eigene und unterschiedliche Systeme aufsetzen und Infrastrukturen betreiben, wird dies an der Komplexität und den hohen Kosten scheitern. Zudem fehlen Fachkräfte in der IT und Infrastruktur, was durch harmonisierte Systeme ausgeglichen werden kann. Das EnEfG ist auch ein Zugpferd für harmonisierte, effiziente und skalierbare Infrastrukturen.

Wie werden die Kennzahlen berechnet?

Für die Berechnung des PUE gemäß DIN EN 50600-4-2 gibt es drei verschiedene Auflösungen und entsprechende Empfehlungen: PUE Klasse 1 (niedrigste Auflösung) misst die Energie nach der USV, PUE Klasse 2 (mittlere Auflösung) misst die Energie der Sekundärverteiler zur IT, und PUE Klasse 3 (höchste Auflösung) misst die Energie an den Endstromkreisen. Für einen PUE von Faktor ≤ 1,2 wird die höchste Auflösung empfohlen. In der Praxis sehe ich jedoch keinen Mehrwert darin, sondern eher Nachteile.

Welchen Vorteil hätte das Level 3?

Der einzige denkbare Vorteil einer Messung nach PUE Level 3 ist die Berücksichtigung der Verlustleistungen bis zum Endstromkreis. Diese ist meiner Meinung nach jedoch vernachlässigbar, da die Stromkreise aus Redundanzgründen meist nur bis maximal 45 % ausg lastet werden. Laut DIN EN 50600-2-2 ist die Anforderung der Messgenauigkeit nach der USV Klasse 0,5, im Bereich der Sekundärverteiler Klasse 1 und im Bereich der Endstromkreise nur Klasse 2. Hinzu kommt die fehleranfällige Formel für Level 3, da in der Praxis alle Endstromkreise gemessen und summiert werden müssten, was bei 200 oder 1.000 Endstromkreisen äußerst aufwendig ist. Zudem ist die Abweichung der Messgenauigkeit zwischen Klasse 0,5 (PUE1) und Klasse 2 (PUE3) erheblich. Aus diesen Gründen ist eine PUE-Messung gemäß Auflösung Stufe 1 oder 2 mindestens genauso hochwertig und deutlich kostengünstiger.

Welche Rolle spielt die Kühlung?

Die Frage nach dem CER (Cooling Efficiency Ratio) wird behandelt, nachdem der PUE mit den Summenwerten der Gesamtenergie (ERZ) und der Energie-IT (EIT) berechnet wurde. Den CER können wir meistens mithilfe der reinen elektrischen Energiewerte berechnen, sofern Messpunkte zur Erfassung der Kühlsysteme vorhanden sind. In der Praxis funktioniert das erstaunlich gut: Wir nehmen den Summenwert EIT und teilen diesen durch den Summenwert E-Kälte. Der EIT ist die abzuführende Abwärme und dient beispielsweise als Grundlage für die zur Verfügung stehende Abwärme für Nahwärmenetze.

Empfehlungen für die Energiemessung von Janitza

– Die Netzbezugsmessung für den ERZ sollte schon in der Mittelspannung erfolgen, damit auch die Verlustleistungen der Transformatoren berücksichtigt werden. Falls dies nicht möglich ist, erfolgt die Messung bei den Trafo-Einspeisungen auf der Niederspannungsseite.

– Die Messung der Energiemengen muss bidirektional (4-Quadranten-Messungen) als True RMS unter Berücksichtigung der Oberschwingungsleistungen erfolgen. Bei den Netzersatzanlagen ist beispielsweise die Liefermenge relevant, bei den Transformatoren die Summe aus Netzbezug und Lieferung

– Lokale regenerative Energieanlagen sind zusätzliche Energielieferanten und werden zur Gesamtenergie (ERZ) hinzugezählt.

– Die Aggregation der kWh-Zählerstände sollte direkt im Messinstrument erfolgen, um die Anfälligkeit für fehlerhafte Berechnungen oder Datenlücken erheblich zu reduzieren.

– Der PUE sollte nicht nur auf Basis der Energie berechnet werden, sondern auch mit der Leistung. Anhand des Leistungswerts lassen sich zeitnahe Abhängigkeiten sehr gut erkennen.

– Der Jahresvergleich von PUE und CUE, beispielsweise über die vergengenen zwei Jahre, ist nur mit den dazugehörigen Temperaturmittelwerten aussagekräftig. Ein besonders heißer Sommer beeinflusst schließlich den PUE erheblich.

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