Nachhaltiges Energiemonitoring in Rechenzentren, Vortrag vom 22.06.2016 von Urte Zahn (smartB) und Dr. Fabian Theis (Biilfinger)

Nachhaltiges Energiemonitoring in Rechenzentren
Dr. Fabian Theis | Urte Zahn | Monitoring Expo 2016
Bilfinger HSG Facility Management | SmartB Energy Management
Datum: 22. Juni 2016

Damit das Monitoring zu dem gewünschten Ergebnis
führt sollte es zielorientiert angewendet werden
Monitoring der Sportler durch Fans
Monitoring der Sportler durch Spezialisten
Bilfinger HSG Facility Management | SmartB Energy Management| Nachhaltiges Enegiemonitoring in Rechenzentren | Dr. Fabian Theis, Urte Zahn

39%
12%
35%
14%
DC Amortisation
18%
DC interest
10%
DC opex
11%
PUE overhead
12%
Server amortization
30%
Server interest
4%
Server opex
1%
Server power
14%
▪ Stromkosten machen rund
50 bis 75 % der Betriebskosten
eines Großrechenzentrums aus
▪ Energieeinsparung hat direkte
Hebelwirkung auf Profitabilität
von Rechenzentren
▪ die IT-Leistung soll zuverlässig
hochverfügbar, und dennoch
energieeffizient bereit gestellt
werden
Nachhaltiges Energiemonitoring ist essenziel für die
Wettbewerbsfähigkeit von Rechenzentren
laufende
Stromkosten
Serverkosten
Gebäude
Kühlung
Kostenstruktur eines konventionellen Rechenzentrums*
* Kostenstruktur eines konventionellen Rechenzentrums [Datenquelle: The Datacenter as a Computer: An Introduction to the Design of
Warehouse-Scale Machines, Second Edition, Luiz André Barroso, Jimmy Clidaras, Urs Hölzle Morgan & Claypool Publishers (2013)]

Zunehmende Nutzung von Internet bewirkt zukünftig
höhere Energieverbräuche in Rechenzentren
▪ weltweiter Stromverbrauch durch Server ist von 58 Mrd. KWh/a (2000)
auf 123 Mrd. KWh/a (2005) angestiegen.
▪ 123 Mrd. KWh/a ~ 1 % des weltweiten Gesamtstromverbrauchs
▪ In Deutschland liegt der Stromverbrauch der Informations- und
Kommunikationssysteme bei 45 TWh (2015) und macht ca. 7% des
deutschen Stromverbrauchs aus
▪ Mit zunehmender Nutzung von Internet, Kommunikationsdienstleistungen
und organisationsinternen IT-Netzwerken ist die Anzahl von Servern und
deren Stromverbrauch in den letzten zehn Jahren rasant angestiegen.
Quelle: http://www.datacenter-insider.de/der-energieverbrauch-von-rechenzentren-steigt-und-steigt-a-472958/ ; 10.05.2016
http://www.statista.com
2001 2015
1,8 Mrd. Gigabyte
2007
Datenvolumen Deutschland
11,5 Mrd. Gigabyte
jährlicheEnergiebedarf[TWh/a]
elektrischer Jahresenergiebedarf der IKT in
Deutschland 2010 – 2025

Energieeinsparung hat einen großen Stellenwert in
Deutschland und damit auch in Rechenzentren
<2°C
Anstieg der globalen
Durchschnitts-
temperatur
50 %
In 2050 ggü. 2008
80 %CO2
In 2050 ggü. 1990
Deutschland
DIN EN ISO
50001
Energiemanagementsystem
DIN ISO/IEC
27001
Information Security
Management System
RAL-UZ 161
Blauer Engel RZ
ISO/IEC
20000
IT Infrastructure Library
Gesamt-RZ-
Monitoring
IT und TGA inkl. DCIM
Rechenzentren stehen vor vielfältigen Herausforderungen und Fragen:
 Wie kann die IT-Leistung zuverlässig hochverfügbar, und dennoch
energieeffizient bereit gestellt werden?
 Wie kann der Energieverbrauch angemessen überwacht werden?
Welche Messtechnik, welche und wie viele Messstellen sind notwendig?
 Wie können Investitionsentscheidungen so getroffen werden, dass
die Gesamtkosten (Total Cost of Ownership (TCO)) minimiert
werden?
 Wie können Rechenzentren mit den Herausforderungen der
Energiewende umgehen?
EN 50600
Teil 3-1 beschreibt u.a. den
Energiemanagement
Prozess für Rechenzentren

Gesetzliche Anforderungen werden durch
internationale Standards ergänzt
▪ Aktuell ist die PUE der wichtigste,
international anerkannte Key
Performance Indicator (KPI) in RZ
▪ Zukünftig wird der Standard
ISO / IEC 30134 die KPIs zur
Ressourceneffizienz von
Rechenzentren definieren
▪ KPIs erfordern detailliertere
Messungen und ein sinnvolles
Monitoring
▪ Es wird erwartet, dass sich diese
Inhalte als neuer Standard
durchsetzen werden
KPI Name Zweck
PUE
pPUE
(partial) Power Usage
Effectiveness
Energieeffizienz bezogen auf IT Energie-
verbrauch
ERE
Energy Reuse
Effectiveness
Berücksichtigung von
Energierückgewinnung
REF Renewable Energy Factor Berücksichtigung erneuerbarer Energien
CUE
Carbon Usage
Effectiveness
Effizienz bezogen auf CO2 Erzeugung
WUE Water Usage Effectivness Effizienz der Nutzung von Wasser
CER Cooling Efficiency Ratio
Effizienz der Kühlung und anderer Sub-
Systeme
ITEESV
IT Equipment Energy
Efficiency for Servers
Energieeffizienz von Servern
ITEUSV IT Equipment Utilization for
Servers
Nutzungsgrad von Servern
? cost-based KPI
Kosteneffizienz bezogen auf IT Energie-
verbrauch

Maßnahmen aus
Controlling
Ergebnissen
ableiten
und steuern
Normierte Energiemanagement-Prozesse sind für ein
nachhaltiges Energiemonitoring essenziel
Energiemanagementsystem (EnMS)
„Gesamtheit miteinander zusammen-
hängender oder interagierender
Elemente zur Einführung einer
Energiepolitik und strategischer
Energieziele, sowie Prozesse und
Verfahren zur Erreichung dieser
strategischen Ziele“
Quelle: DIN EN ISO 50001
Energiepolitik
Planung
Einführen und
Betreiben
Management
Controlling Monitoring
Accounting
kontinuierliche
Verbesserung Monitoring
Installation von Messinstrumenten
und regelmäßiges ablesen
Management
Maßnahmen aus Controlling
Ergebnissen ableiten und steuern
Controlling
Bezug der Messdaten zu
Einflussfaktoren, KPI Bestimmung
Accounting
Zuordnung, Aggregation und
Validierung der Messdaten

Rechenzentrumsdienstleistungen
Durch die Center of Competence stellt Bilfinger Kompetenzen für
Energiedienstleistungen und Rechenzentren bereit
CoC Energy & Sustainability
Energiemanagement Energieberatung
Consulting / Beratung
 Energetische und kaufmännische
Beratung
 Steuern und Gesetze
 Betriebliche Energiekonzepte
Audits & Assessment
 Energetische Inspektionen EnEV §12
 Energieaudits DIN 16247-1 (EED)
 Building Operation Control Center
BOCC
 Ingenieurtechnische Bewertung VDMA 24197
Energiemanagementsystem DINENISO50001
 Beratung
 Entwicklung
 Implementierung
 internes Audit
 Zertifikat
Energiemetering und -monitoring
 Mess- und Zählkonzept
 Systemaufschaltung
 Analytik
 Kontrolle
Technical Due Diligence
 Energieanalysen
 Benchmarking
 Benchlation
 Simulation
 Start-up
Kaufmännisches Energiemanagement
 Pay Agent
 Vertragsmanagement
 Energieeinkauf
 Budgetierung
ISO
50001
CoC Rechenzentren
Consulting / Beratung
 Schwachstellen-Analysen
 Machbarkeitsstudien
 FM-Betriebskonzepte
 FMECA/RAM/ENERGY® Analyse
 Sicherheits- und Risikomanagement
Projekte
 Testing & Commissioning
 Baubegleitendes Facility Management
 Projektsteuerung
Betrieb
 24/7 Betriebsführung
 Training und Schulungen
 Gewährleistungsmanagement
 Mitarbeiterzertifizierungen
 Reviews (Prozesse und Technik)
 Security
 4P Critical Engineering Framework

Mit einem ganzheitlichen Monitoring Ansatz enerlutec ist
auch Transparenz in Rechenzentren möglich
enerlutec ist eine smarte und benutzerfreundliche
Metering & Monitoring Lösung
enerlutec bietet:
 leichte und intuitive Bedienbarkeit;
 optimale Transparenz über alle Energie- und
Medienverbräuche;
 Clusterung von RZ`s möglich / Portfolio
 Möglichkeit der Definition und Kontrolle von KPIs
und deren Grenzwerten;
 aussagekräftige Visualisierung durch vielfältige
Analysegraphiken;
 automatisiertes Reporting einschließlich Verbrauch,
Kosten & CO2;
 weltweite Verfügbarkeit , da browserbasiert, über
das Web-Portal

Next Generation Energy Management

Ist „Pi mal Daumen“ Ihre beste Analysemethode?
Basiert Ihr „aktives“ Energiemanagement auf der Stromrechnung vom letzten Jahr?
Wissen Sie eigentlich, wann Sie am meisten Strom verbrauchen und warum?
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Ein System, das täglich dazulernt
Das intelligente und selbstlernende System zeigt Optimierungs- und
Einsparpotenziale auf und gibt automatisch Feedback zum Nutzerverhalten.

Wir wecken die Intelligenz in Ihrem Gebäude
Im Idealfall ein Zähler
Energietransparenz bis auf Geräteebene in Echtzeit
Intuitive Übersicht für Techniker und Kaufleute

www.smartB.dewww.smartB.de
ΔP=1250W ΔP=-1200W
ΔQ=170Var ΔQ=-80Var
Wasserkocher
Mikrowelle
Kühlschrank
EVENTS
ERKENNEN UND
ÜBERLAGERTE
SIGNALE
TRENNEN
VERBRAUCHS-
SIGNALE
ERFASSEN
AusschaltenEinschalten
Wirkleistung (P):
Blindleistung (Q):
ERKANNTE
EVENTS
KLASSIFIZIEREN
UND MUSTER
ANZEIGEN
Mikrowelle
Intelligenz durch Algorithmen (NILM)

Pattern Identification Tool in the Dashboard
www.smartB.de
Mustererkennungstool im Dashboard
1. Muster entdecken
2. Musterdetails ansehen
3. Gerät benennen

 Transparenz in Echtzeit für Kühlung,
Klimatechnik und Sonstiges
 Weniger Hardware
 Mustererkennung von Energieverbrauchern
 Durch:
 smartB Meter mit hoher Abtastrate (4kHz) und
Rechenkapazität sowie zusätzliche Möglichkeiten
zur Sensorenintegration
 Hochskalierbare Cloud-Plattform basierend auf
Open-Source-Technologie
 Innovative Algorithmen für Time-Series-Daten
(Batch & Stream Processing) und
 Intuitives Dashboard für Experten und Nicht-
Experten
Zwei Energie Monitoring Systeme mit einem unterschiedlichen Focus
 Bilfinger enerlutec ist:
 Eine Komplettsoftwarelösung aller Medien als ein
Dienstleistungsmodell
 Es ermöglicht Energiedaten aus verschiedenen
Zählern und Liegenschaften eine zentrale
Datenbank zusammenzuführen,
 zu archivieren und anschließend auf
verschiedenen Wegen visuell auszugeben
 Globale Übersicht aller Liegenschaften
 Kontinuierliche KPI-Überwachung der
Energiedaten über Grenzwerte
 Automatisiertes Reporting des Verbrauchs, der
Kosten & der CO2 -Emissionen;

Rechenzentren wie auch ein
Fußballteam sollen
 zuverlässig
 hochverfügbar, und
 effizient sein.
Um ein gutes Ergebnis zu
erreichen braucht es ein
 richtiges Team und ein
 guten Partner/Trainer,
der das Team zu Best-
leistungen führt
Best Performance kann durch ein richtiges Team und
durch einen kompetenten Partner erzielt werden
Quelle: http://bilder.bild.de/fotos-skaliert/jerome-boateng-im-tor-der-ball-nicht-unser-abwehrchef-
verhindert-nach-37-minuten-artistisch-den-ausg-200006315-46267568/2,w=985,c=0.bild.jpg

WE MAKE
DATA CENTERS WORK
AND
ENERGY EFFICIENCY TRANSPARENT
KONTAKT
Bilfinger HSG FM
Dr. Fabian Theis
An der Gehespitz 50
63263 Neu-Isenburg
Telefon +49 172 747507
fabian.theis@bilfinger.com
Bilfinger HSG FM
Jürgen Bieser
An der Gehespitz 50
63263 Neu-Isenburg
Telefon +49 172 8161830
juergen.bieser@bilfinger.com
smartB Energy Management
Urte Zahn
Hardenbergstr. 9a
10623 Berlin
Telefon +49 152 22545373
urte.zahn@smartb.eu

Tragfähige KPIs für das Controlling von
Rechenzenten
▪ 𝑝𝑃𝑈𝐸 𝐸𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜 =
(𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑏𝑟𝑎𝑢𝑐ℎ 𝐼𝑇+𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑏𝑟𝑎𝑢𝑐ℎ 𝐸𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟𝑢𝑛𝑔)
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑏𝑟𝑎𝑢𝑐ℎ 𝑑𝑒𝑟 𝐼𝑇
▪ 𝑝𝑃𝑈𝐸 𝐾𝑙𝑖𝑚𝑎 =
(𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑏𝑟𝑎𝑢𝑐ℎ 𝐼𝑇+𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑏𝑟𝑎𝑢𝑐ℎ 𝐾𝑙𝑖𝑚𝑎𝑡𝑖𝑠𝑖𝑒𝑟𝑢𝑛𝑔)
▪ 𝑝𝑃𝑈𝐸 𝐾üℎ𝑙𝑢𝑛𝑔 =
(𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑏𝑟𝑎𝑢𝑐ℎ 𝐼𝑇+𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑏𝑟𝑎𝑢𝑐ℎ 𝐾üℎ𝑙𝑢𝑛𝑔)
▪ 𝐸𝐸𝑅 =
𝐴𝑏𝑔𝑒𝑓üℎ𝑟𝑡𝑒 𝑊ä𝑟𝑚𝑒
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑏𝑟𝑎𝑢𝑐ℎ 𝑑𝑒𝑟 𝐾üℎ𝑙𝑢𝑛𝑔
Folgende Fragen können mit dem Controlling von
KPI beantwortet werden:
▪ Sind die Änderungen Sprunghaft oder ist der Verlauf
kontinuierlich?
▪ Kann der Einfluss der Witterung nachvollzogen
werden? (Abhängigkeit pPUE und des EER)
▪ Gibt es Fehler bei der Datenerfassung?
Ungereimtheiten im Verlauf des KPI können Fehler der
Datenerfassung aufzeigen und falsche Zuordnung im
Accounting verhindern.
Vorrangiges Ziel des Controllings ist es, ein Verständnis
für die Energieverbräuche zu entwickeln

smartB schafft besseres Verständnis über Energieverbräuche
durch ein innovatives System
MP RZ: Messpunkt Gesamtenergie Rechenzentrum:
elektrischer Energiebedarf zur Versorgung des gesamten RZ.
MP EE : Messpunkt Eigenerzeugung: elektrischer
Energiebedarf des selbst erzeugten Stroms (sofern vorhanden).
MP IT1 : Messpunkt Informationstechnik 1: elektrischer
Energiebedarf am Ausgang der unterbrechungsfreien
Stromversorgung.
MP IT2 : Messpunkt Informationstechnik 2: elektrischer
Energiebedarf zur Versorgung des IKT-Systems.
Messstellen für PUE-Messungen im RZ-Betrieb in Anlehnung an RALUZ161
Einsatzgebiet für SmartB
Rechenzentrum Daten
Andere
Systeme
Geräteund
Anlagen
Sensoren
SmartMeter
vonDritten
smartB
Meter
Beispielanwendung im RZ

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