Download pdf - Verwaltungs- und Wirtschafts-AkademieVerwaltungs- und Wirtschafts-Akademie Berufsbegleitender Studiengang Diplomarbeit zur Erlangung des Grades einer Informatik-Betriebswirtin (VWA)

Verwaltungs- und Wirtschafts-Akademie

Berufsbegleitender Studiengang

Diplomarbeit

zur Erlangung des Grades einer

Informatik-Betriebswirtin (VWA)

über das Thema

Energiemanagement im IT-Bereich

Betreuer: Dr. rer. nat. Vladimir Stantchev

Autorin: Beate Stöwe

Matrikel: 182878

Berlin, 18. Juni 2009

II

Inhaltsverzeichnis

Einleitung......................................................................................................1

1 Der Energiebedarf in der IT..........................................................................3

1.1 Energiebedarf des Arbeitsplatzcomputers

und der Peripheriegeräte.....................................................................3

1.2 Energiebedarf von Servern, Netzwerktechnik und Klimasystemen in

Serverräumen....................................................................................5

2 Neue energieeffiziente Technologien.............................................................7

2.1 Umweltkennzeichen für Bürogeräte.......................................................8

2.2 Energieeffiziente Klimatisierung............................................................9

2.3 Effiziente Server...............................................................................10

2.4 Virtuelle Umgebungen in der IT-Infrastruktur.......................................12

2.5 Der energieeffiziente PC-Arbeitsplatz...................................................15

3 Fazit........................................................................................................19

4 Modellbetrachtung....................................................................................20

4.1 Die Server........................................................................................20

4.2 Der PC-Arbeitsplatz...........................................................................21

4.3 Das Unternehmen Ambitio.................................................................25

4.3.1 Die IT-Infrastruktur..................................................................25

4.3.2 Der Energiebedarf und die Verbrauchskosten...............................25

4.3.2.1 Die Server......................................................................26

4.3.2.2 Die Arbeitsplätze.............................................................27

4.3.3 Das Einsparpotenzial bei Ambitio................................................28

4.3.3.1 Neue energieeffiziente Server............................................28

4.3.3.2 Virtualisierung.................................................................29

4.3.3.3 Einsparungen am Arbeitsplatz...........................................30

4.3.3.4 Die Drucker....................................................................34

4.4 Das Unternehmen Sedulus.................................................................35

III

4.4.1 Die IT-Infrastruktur..................................................................35

4.4.2 Der Energiebedarf und die Verbrauchskosten ..............................35

4.4.2.1 Die Server......................................................................35

4.4.2.2 Die Arbeitsplätze.............................................................37

4.4.3 Das Einsparpotenzial bei Sedulus...............................................37

4.4.3.1 Neue energieeffiziente Server............................................38

4.4.3.2 Virtualisierung.................................................................39

4.4.3.3 Der Serverraum ..............................................................40

4.4.3.4 Terminalserver und Thin-Clients........................................40

4.4.3.5 Einsparungen am Arbeitsplatz...........................................42

5 Zusammenfassung ...................................................................................43

Literatur und Quellenverzeichnis.....................................................................44

Verwendete Websites....................................................................................44

Quellen PDF.................................................................................................46

IV

Abkürzungen

AP Arbeitsplatz

AT Arbeitstag(e)

CPU central prozessing unit

dena Deutsche Energie-Agentur GmbH

d. h. das heißt

DOE Department of Energy

EPA Environmental Protection Agency; Amerikanischen Umweltschutzbehörde

e. V. eingetragener Verein

ESX Virtualisierungsbetriebssystem der VMware® ESX Server™

FT Wochenend- und Feiertage

GB Gigabyte

h Stunde

IBM International Business Machines Corporation

IT Informationstechnologie

kWh Kilowattstunde(n)

LAN Local Area Network

LCD Liquid Crystal Display; Flüssigkristallanzeige

MB Megabyte

Mhz Megahertz

PC Personal Computer

PE PowerEdge - Servertyp

RAM Random Access Memory; Arbeitsspeicher

RDP Remote Desktop Protokoll

sog. sogenannt

SPEC Standard Performance Evaluation Corporation

TWh Terawattstunde(n)

u. a. unter anderem

V

UBA Umweltbundesamt

USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung

UPS Uninterruptible Power Supply

W Watt

XEN Open Source Industriestandard für Virtualisierungssoftware

z. B. zum Beispiel

Ø im Durchschnitt / durchschnittlich

VI

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: www.greenzer.fr..........................................................................2

Abbildung 2: Belinea 17" LCD-Monito: 30 W......................................................3

Abbildung 3: Nokia 17" Röhrenmonitor: 75W.....................................................3

Abbildung 4: Monochrom-Laserdrucker-Leistungsaufnahme in Watt......................4

Abbildung 5: Messung Faxgerät.......................................................................5

Abbildung 6: Benchmark Methode....................................................................6

Abbildung 7: Wärmenest über dem Serverschrank..............................................7

Abbildung 8: Beispiel-Label Blauer Engel...........................................................8

Abbildung 9: Energy Star................................................................................9

Abbildung 10: Europ. Umweltzeichen................................................................9

Abbildung 11: Direkt gekühlter Serverschrank..................................................10

Abbildung 12: Architektur VMWare..................................................................13

Abbildung 13: Architektur XEN open source.....................................................14

Abbildung 14: Microsoft Hyper-V....................................................................15

Abbildung 15: Fujitsu Siemens Futro S500.......................................................17

Abbildung 16: Virtueller Desktop Architektur; Quelle: VMware/Tecchannel...........18

Abbildung 17: Terminalsserver-Netzwerk-Architektur - Quelle: www.green.ch......19

Abbildung 18: 6-fach Steckerleiste..................................................................30

Abbildung 19: Quelle: dena GmbH..................................................................32

VII

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Daten aus SPEC Results 2008 - IBM iDataPlex...................................11

Tabelle 2: Auszug aus TopTen - Energiesparsame Personalcomputer...................16

Tabelle 3: Daten aus SPEC Results 2008 – PowerEdge 2970 und 2950III.............21

Tabelle 4: Arbeitsplatzcomputer ACER VT7600G, Anschaffungsjahr 2003.............22

Tabelle 5: Arbeitsplatzmonitor Belinea 101710.................................................23

Tabelle 6: Leistungsdaten Peripheriegeräte......................................................24

Tabelle 7: Leistungsdaten Peripherie nach Zeit für Arbeitstage berechnet............24

Tabelle 8: Leistungsdaten Peripherie nach Zeit für Wochenend- und Feiertage......24

Tabelle 9: Daten aus SPEC Results 2008, PowerEdge 2970 - Ambitio..................26

Tabelle 10: Verbrauch Server über Arbeitszeit - Ambitio....................................26

Tabelle 11: Verbrauch Server über Tage und Jahr - Ambitio...............................26

Tabelle 12: Energiekosten der Server im Jahr - Ambitio.....................................27

Tabelle 13: Energieverbrauch eines Arbeitsplatzes - Ambitio..............................27

Tabelle 14: Energiekosten der Arbeitsplätze im Jahr - Ambitio............................27

Tabelle 15: Daten aus SPEC Results 2008 – PowerEdge R710.............................28

Tabelle 16: Verbrauch Server über Tage und Jahr - Ambitio...............................28

Tabelle 17: Energiekosten der Server im Jahr zum Vergleich - Ambitio................29

Tabelle 18: Verbrauch Server für Virtualisierung über Tage und Jahr - Ambitio.....29

Tabelle 19: Energiekosten zum Vergleich Server im Jahr - Ambitio......................30

Tabelle 20: Verbrauch Monitor im Stand-by - Ambitio........................................31

Tabelle 21: Verbrauch neuer Rechner Esprimo Q5030E - Ambitio........................33

Tabelle 22: Verbrauch durch Austausch PC ESPRIMO - Ambitio...........................33

Tabelle 23: Veränderte Energiekosten der Arbeitsplätze im Jahr - Ambitio..........33

Tabelle 24: Verbrauch der Drucker und Kopierer im Stand-by - Ambitio...............34

Tabelle 25: Daten aus SPEC Results 2008, PowerEdge 2950III - Sedulus.............36

Tabelle 26: Verbrauch Server über Arbeitszeit - Sedulus....................................36

Tabelle 27: Verbrauch Server über Tage und Jahr - Sedulus...............................36

VIII

Tabelle 28: Energiekosten der Server im Jahr - Sedulus....................................36

Tabelle 29: Energieverbrauch eines Arbeitsplatzes - Sedulus..............................37

Tabelle 30: Energiekosten der Arbeitsplätze im Jahr - Sedulus...........................37

Tabelle 31: Verbrauch 2950III Server über Arbeitszeit - Sedulus........................38

Tabelle 32: Verbrauch R710 Server über Tage und Jahr - Sedulus.....................38

Tabelle 33: Energiekosten zum Vergleich, Server im Jahr - Sedulus....................38

Tabelle 34: Daten aus SPEC Results 2008, PowerEdge R710 - Sedulus................39

Tabelle 35: Verbrauch der Server über Tage und Jahr - Sedulus.........................39

Tabelle 36: Energiekosten der Server im Jahr - Sedulus....................................39

Tabelle 37: Verbrauch Thin-Client Futro S500 - Sedulus...................................41

Tabelle 38: Verbrauch durch Austausch durch Thin-Clients - Sedulus..................41

Tabelle 39: Kosten der Thin-Client Arbeitsplätze - Sedulus.................................41

1

Einleitung

Der weltweite Klimawandel ist aus den Diskussionen in den Medien und den

Unternehmen nicht mehr wegzudenken. Die steigenden Energiekosten lassen IT-

Manager umdenken.

Seit der Erfindung des Computers und dem ersten Mikroprozessor in den 1970er

Jahren haben sich die Aufgaben und Technologien der IT-Branche stark

weiterentwickelt. In der Arbeitswelt ist der Computer ein standardisiertes Werkzeug

geworden. Die damaligen Großrechner, haben sich in leistungsstarke, wesentlich

kleinere Server-Computer gewandelt. Seit den 1980er Jahren hat sich das Medium

Internet entwickelt und ist als Informationsquelle nicht mehr wegzudenken.

Ursprünglich für das amerikanische Militär in den 1960er Jahren entwickelt, liefert

es heute alle nur denkbaren Informationen in jeden Haushalt. Durch diese

Veränderung und Verbreitung hat der Energieverbrauch enorm zugenommen. Die

Anforderungen, die Datenmengen und die Rechnerleistungen sind immens

gestiegen. Der Energiebedarf für die Server in Unternehmen und Rechenzentren

sind im Jahr 2008 zusammen auf 10,11 TWh gestiegen – Tendenz steigend1.

Die Kosten für die Unternehmen werden zur Belastung. Große Internet-Anbieter

und Betreiber von Rechenzentren haben bereits in neue Hardware und effiziente

Rechner investiert.

Die IT-Technik entwickelt sich in ökologischer und ökonomischer Sicht immer

weiter. Neueste Trends dieser Entwicklungen werden u. a. auf der jährlichen Messe

CeBIT vorgestellt.

Das herstellerunabhängige Konsortium SPEC (Standard Performance Evaluation

Corporation) hat einen anerkannten Industriestandard entwickelt, mit dem die

verschiedenen Hersteller die Leistung ihrer Systeme bewerten lassen und in einer

Benchmark-Liste geführt werden. Seit 2008 werden auch die Energieleistungen der

Server gemessen und aufgelistet. Für die PCs und Peripheriegeräte, wie Drucker,

Kopierer und Faxe werden Umwelt- und Energiesiegel vergeben, welche durch

Umweltschutzbehörden nach bestimmten ökologischen Richtwerten festgelegt

wurden. Für den PC gibt es z. B. effiziente Netzteile oder die Leistung der

Prozessoren werden verbessert, damit ein Rechner mit weniger Stromverbrauch

arbeitet. Erfüllt der Rechner diese Kriterien, kann er das Label des „Energy Star“

erhalten.

1 Quelle: Borderstep-Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gemeinnützige GmbH

2

Weiterentwicklungen der Betriebssysteme bieten die Virtualisierung von Servern an.

Damit können mehrere virtuelle Server auf einer physikalischen Maschine verwaltet

werden. Der Vorteil liegt in der geringen Anzahl der Hardware und der daraus

entstehenden Energieeinsparung.

Serverräume sind ausgestattet mit Klimasystemen. Sie sind verantwortlich für eine

gute Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit. Dabei haben diese Anlagen einen hohen

Anteil des gesamten Energieverbrauchs für den IT-Bereich. Im Rahmen der

Kühlungskonzepte und räumlichen Ausstattungen gibt es verschiedene Lösungen,

wie zum Beispiel erzeugte Wärme effizient abgeführt werden kann und wie

Serverschränke und Softwarelösungen energieeffizient zusammenarbeiten können.

Anliegen dieser Arbeit ist es an zwei Modellunternehmen zu zeigen, ob durch

optimales Energiemanagement für PC-Arbeitsplätze und Server, Energie und damit

Kosten gespart werden kann.

Abbildung 1: www.greenzer.fr

3

1 Der Energiebedarf in der IT

Laut dem Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue

Medien e. V. (BITKOM) entfallen 3% des Stromverbrauchs in Deutschland auf EDV

und Kommunikationssysteme2. Hoher Energiebedarf muss mit hohen Kosten

beglichen werden, steigender Energiebedarf wird zu einer Kostenbelastung in

Unternehmen. Laut einer Pressemitteilung des Umweltbundesamtes werden in

Deutschland durch die „stillen“ Stromverbraucher in Privathaushalten und Büros

mindestens 22 Milliarden kWh pro Jahr vergeudet.

1.1 Energiebedarf des Arbeitsplatzcomputers

und der Peripheriegeräte

Betrachtet man den Computer am Arbeitsplatz, dann hat dieser theoretisch eine

bestimmte Lebensdauer. Betriebswirtschaftlich wurde ein Computer nach 3 Jahren

steuerlich abgeschrieben, seit 2008 sogar erst nach 5 Jahren. Nach diesem

Zeitraum ist der Rechner technisch nicht mehr auf dem neuesten Stand, dass

bedeutet für ein Unternehmen nicht immer unbedingt das Aus für den Rechner,

denn er funktioniert und für die Arbeitsanforderungen genügt es. An einem PC-

Arbeitsplatz wird durchschnittlich acht Stunden am Tag gearbeitet. Im Durchschnitt

arbeitet ein Computer somit bis zu 7 h unter Normallast.3

Dazugehörige Monitore unterscheiden sich in den

Typen. Den höchsten Stromverbrauch haben die

Röhrenmonitore. Sie gehen nicht automatisch in den

Stand-by-Modus und verbrauchen auch im

ausgeschalteten Zustand Energie. Im Vergleich dazu

verbrauchen LCD-Monitore nur ca. 40 % der Energie.

2 Presseinformation 54/2008 Umweltbundesamt pd08-054.pdf

3 Quelle: Deutsche Energie Agentur

Abbildung 2: Belinea 17" LCD-

Monito: 30 W

Abbildung 3: Nokia 17"

Röhrenmonitor: 75W

4

Der Energieverbrauch von Drucker, Kopierer und Fax steigt stark an, sobald sie

einen Auftrag abarbeiten müssen. Die Heizeinheit muss für den Druck in einem

Laserdrucker aufgewärmt werden, dann erst wid der Job abgearbeitet. Nach einem

gewissen Zeitraum gehen die Geräte wieder in den Stand-by-Modus. Drucker

arbeiten auch bei intensivem Einsatz nicht permanent. Betrachtet man einen 24-

Stunden-Tag, verbringt der Drucker die meiste Zeit im Leerlauf. Die Spezifikation

des „Energy Star4“ hat einen Bewertungsansatz für Bürogeräte als „Typischen

Stromverbrauch“ erarbeitet und diesen mit einem Gesamtzeitraum für die

Aktivitäten mit 1 h ermittelt. Die Deutsche Energie-Agentur (dena) hat eine

TopTen-Liste der Bürogeräte auf dieser Berechnungsgrundlage erarbeitet und diese

auf ihren Webseiten publiziert.

In der Abbildung 4 ist ein Auszug von Monochrom-Laserdruckern dargestellt, aus

der ersichtlich wird, wie hoch die Leistungsaufnahme solcher Geräte sein kann.

Trotz der starken Nutzung der e-Mail, ist das Faxgerät in den Unternehmen immer

noch stark vertreten. Bei einem täglichen Seitenvolumen von je 100 Seiten, ist es

für ca. 10 Minuten im Betrieb, für die restlichen 23 Stunden und 50 Minuten steht

es im Stand-by-Modus5. Abbildung 5 zeigt im Vergleich den Unterschied zwischen

dem Betrieb und der Ruhezeit eines älteren Faxgerätes.

4 Quelle: Deutsche Energie Agentur (dena) und L381/26 Spezifikation des Energy Star.pdf (Prüf- undBerechnungsvorschriften)

5 Quelle: dena http://www.energieeffizienz-im-service.de/?id=9244

Quelle: www.pcwelt.de

Abbildung 4: Monochrom-Laserdrucker-Leistungsaufnahme in Watt

5

Zuletzt gehört der Kopierer als wichtiges Equipment in die Büroausstattung. Auch

er steht die meiste Zeit im Ruhemodus, ein Kopierer kopiert ca. 25% am Tag, steht

zu 25% im Stand-by und bleibt zu 50% des Tages in Bereitschaft. Die gesamten

Peripheriegeräte werden nachts und auch am Wochenende nicht abgeschaltet und

verbrauchen somit 365 Tage im Jahr Strom.

1.2 Energiebedarf von Servern, Netzwerktechnik und

Klimasystemen in Serverräumen

In kleinen bis mittelständischen Unternehmen, welche in dieser Diplomarbeit

betrachtet werden, stehen neben den Arbeitsmitteln, wie Computer und

Peripheriegerät noch weitere Gerätegruppen zur Verfügung. Die Gruppen werden

in Arbeitsplätze, Netzwerktechnik, Server und Klimasysteme unterschieden.

In eine IT-Infrastruktur gehören zu den Netzwerkverteilern die Switche und Router.

Switche sind für die Kommunikation der Computer untereinander im LAN zuständig.

Router stellen die Verbindung ins Internet oder zu externen Firmen-Netzwerken

sicher.

Server sind leistungsstarke Rechner, die 24 Stunden durchgehend laufen. Um den

Energieverbrauch von Servern genau zu erheben, müssen verschiedene

Komponenten ausgewertet werden. Die wichtigsten dabei sind CPU, Arbeitsspeicher

und Festplatten. Um für die Arbeit entsprechende Werte zu erhalten, wurden die

Daten der Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC) genutzt. Dieses

Benchmark-Konsortium hat für solche Auswertungen einen neuen Industriestandard

entwickelt. „Es misst die Leistung von serverseitigem Java durch Emulation eines 3-

tier (Schicht) Client/Server Systems, wobei das Augenmerk auf dem Middle Tier

Abbildung 5: Messung Faxgerät

Brother Fax 820

70

840

0

200

400

600

800

1000

Normalbetrieb Stand-By

Leis

tung

in W

att

6

liegt.6“ Bei dem 3-tier-Client/Server-System handelt es sich um eine

Netzwerkstruktur, bei der von der 1. Schicht (Clients) auf die 2. Schicht (Server)

zugegriffen wird und diese wiederum auf die Backendsysteme der 3. Schicht (z. B.

Datenbank) zugreift. Dies ist eine gute Simulation einer IT-Struktur im

Businessbereich.7

Die hoch sensiblen Server, zuständig für Daten, Datenbanken, Benutzerkonten etc.

werden durch den Anschluss an eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)

aus Sicherheitsgründen mit Strom versorgt. Die Funktion der USV ist es, die Server

vor Stromstörungen oder Stromausfall zu schützen. Je nach Leistung einer solchen

USV können die Server für einen bestimmten Zeitraum weiter arbeiten oder sie

bekommen ein Signal, welches den Befehl des automatischen herunterfahrens der

Server auslöst, damit keine Daten durch den vollständigen Stromverlust verloren

gehen. Auch bei den Unterbrechungsfreien Stromversorgungen gibt es

verschiedene Typen, die sich durch den Wirkungsgrad unterscheiden.

Jeder Server produziert Wärme, die nach außen abgegeben wird. Damit wird die

Luft im Serverraum erwärmt. Klimasysteme in Serverräumen sind dafür zuständig,

diese aufgewärmte Luft wieder abzukühlen. Bei der Planung solcher Klimasysteme

müssen bestimmte Punkte beachtet werden. Hersteller empfehlen eine

durchschnittliche Raumtemperatur von ∅ 25°C bis max. 35°C. Wobei hier wichtig

ist, dass dies nicht bedeutet, dass die Technik in einem Serverraum über einen

längeren Zeitraum mit dieser Innenraumtemperatur wirklich zuverlässig arbeiten

kann. Empfohlene Werte für die Raumtemperatur liegen im Bereich von 21°C bis

23°C, bei dem die Informations- und Kommunikationstechnik zuverlässig bleibt.

Ebenso muss beachtet werden, dass die Geräte eine bestimmte Luftfeuchtigkeit

6 Quelle: White Paper Benchmark Überblick SPECjbb2005 von Fujitsu Siemens

7 Quelle: SPECpower_Methodology.pdf

Abbildung 6: Benchmark Methode

7

benötigen. D. h. die relative Luftfeuchtigkeit darf 30 % nicht unterschreiten, da es

sonst zu statischen Aufladungen kommen kann, die wieder Datenverlust und

Hardwareschäden zur Folge haben. Und eine Überschreitung von 55%

Luftfeuchtigkeit führt zu Kondensat und Korrosion. Daher ist eine gute Planung

solcher Klimasysteme wichtig um eine reibungslose Arbeit der Technik zu

gewährleisten. Redundante Klimasysteme sichern im Fall eines Ausfalls die

durchgehende Klimatisierung. Der Aufbau von Serverräumen ist meist mit einem

doppelten Boden für die Kühlung eingerichtet. Geplant ist dabei, dass die Kaltluft

der Klimaanlage in den Boden befördert wird und zur Kühlung in die

Serverschränke gelangt8. „Mit dieser Anordnung lassen sich maximal 3 bis 5

Kilowatt Kühlleistung pro Serverschrank abführen. In betagten Rechnerräumen liegt

dieser Wert aufgrund der räumlichen Gegebenheiten aber oft nur bei 1 bis 2

Kilowatt. Für einen höheren Kühlleistungsbedarf reicht die herangeführte

Kühlluftmenge nicht mehr aus. Ein häufig auftretendes Problem dieser

Klimatisierung ist, dass Warmluft über die Schränke hinweg auf die kalte Seite

zurück gelangt. So kann die Lufttemperatur im oberen Bereich der Serverschränke

unzulässig hohe Temperaturwerte erreichen und es zu sogenannten Wärmenestern

kommen, siehe Abbildung 7 9.“

2 Neue energieeffiziente Technologien

Der Begriff „Green-IT“ steht für ein Umdenken in der IT-Branche zu den Themen

Energieeffizienz, Ressourcenschonung in der Materialverwendung bis zur

Verwertung und Entsorgung von Altgeräten.

8 Quelle: Artikel www.tecchannel.de „Hitzefrei in den Serverräumen“ vom 28.07.2005http://www.tecchannel.de/server/hardware/431299/hitzefrei_in_den_server_raeumen/index2.html

9 Quelle: TECchannel eBook featured by Intel.pdf

Abbildung 7: Wärmenest über dem Serverschrank

8

Das Thema Green-IT bekommt seit einigen Jahren immer mehr Aufmerksamkeit

und trifft durch steigende Kosten den Nerv von IT-Managern und Systemadminis-

tratoren. Seit dem sind die Hersteller von Informations- und Kommunikationstech-

nologien am entwickeln neuer energieeffizienter und umweltfreundlicher Technik.

Kühlungsanlagen verbrauchen einen großen Anteil der Energie in Unternehmen, da-

für wurden neue Konzepte entwickelt um mit der Energie besser zu haushalten.

Durch den sparsamen Einsatz von Serverhardware, möglich durch

• Virtualisierung,

• Multi-Core-Prozessoren10 und

• Bladeservern11,

kann viel an Platz und Energie gespart werden. Zentrale Serverlösungen tragen

dazu bei die Arbeitsplätze energieeffizient einzurichten.12

2.1 Umweltkennzeichen für Bürogeräte

Das Umweltbundesamt (UBA) vergibt für umweltfreundliche und energieeffiziente

Technik spezielle Kennzeichen. Voraussetzung sind bestimmte Kriterien, die z. B.

das UBA ausarbeitet und vorgibt.

Der Blaue Engel:

Die Auszeichnung des Blauen Engel gibt es für mehrere

unterschiedliche Geräte und den dafür festgelegten Kriterien. Er

wird zum Beispiel für bestimmte Computer, Drucker und

Tonermodule vergeben.

Arbeitsplatzcomputer, Systemeinheiten, tragbare Computer und

Tastaturen bekommen das Kennzeichen, wenn sie sich durch

geringen Energieverbrauch und die Vermeidung von Schadstof-

fen, Emissionen und Abfall umwelt- und klimafreundlich

auszeichnen.

Drucker und Multifunktionsgeräte werden mit dem Blauen Engel gekennzeichnet,

wenn sie ressourcenschonend und emissionsarm drucken und kopieren.

10 Multi-Core = Multikern-Prozessor, d.h. ein Prozessor hat mehrere Kerne in sich

11 Bladeserver = Server, die sich in einem Bladecenter verschiedene Ressourcen teilen

12 Quelle: Artikel auf www.searchdatacenter.de „Prozessoren, Klimasystem und Virtualisierung sindBausteine eines Grünen Rechenzentrums“ von Achim Karpf 28.01.2008

Abbildung 8:

Beispiel-Label

Blauer Engel

9

Und für wiederaufbereitete, emissionsarme Tonermodule gibt es ebenfalls einen

Blauen Engel. Sie tragen dazu bei den Abfall zu reduzieren und beeinträchtigen die

Raumluft weniger als andere Toner.13

Der Energy Star:

Für energiesparende Computer und Monitore gibt es

den Energy Star, der von der Amerikanischen Umwelt-

schutzbehörde (EPA), dem U.S. Department of Energy

(DOE) und den Herstellern gemeinsam entwickelt

wurde. Die neuesten Kriterien, die seit Juli 2007 gelten,

stellen Anforderungen an die Leistungsaufnahme im

Ruhezustand sowie an die Leistungsaufnahme im

Stand-by- und Leerlauf-Modus. Dabei sind Werte für den Computer im Stand-by-

Modus bis max. 2 W bzw. für Notebooks und Monitore bis max. 1 W erlaubt. Im

Leerlauf-Modus dürfen Computer, abhängig von der Ausstattung, bis max. 50 W –

95 W an Leistung aufnehmen. Für Notebooks sind es max. 14 W – 22 W.13

Das Europäische Umweltzeichen:

Für Europa ist das Europäische Umweltzeichen entwickelt

worden. Es kennzeichnet ebenfalls energiesparende Rech-

ner, die umweltfreundlich und recyclinggerecht entwickelt

wurden.14

Standards wie diese Kennzeichen oder die SPEC-

Benchmarks geben eine gute Richtung für energieeffiziente

Technologien vor. Im Folgenden werden die neuen

Technologien und Möglichkeiten der Gruppen von IT-

Strukturen betrachtet.

2.2 Energieeffiziente Klimatisierung

Der Einsatz neuer Technologien von Klimasystemen und überarbeitete Konzepte

tragen zur Energieeinsparung nicht nur in den Rechenzentren bei. Die Kühlung der

Serverräume in Unternehmen hat verschiedene Aspekte, die zu beachten sind um

den Energieverbrauch zu mindern. Die Mischung von Kalt und Warmluft durch eine

effiziente Gestaltung des Serverraums, kann hier dazu beitragen, dass eine direkte

13 Quelle: http://www.label-online.de/index.php/cat/3/lid/415 Label-Datenbank der Verbraucher-Initiative e.V.

14 Quelle: http://www.label-online.de/index.php/cat/3/lid/415 Label-Datenbank der Verbraucher-Initiative e.V.

Abbildung 9: Energy Star

Abbildung 10: Europ.

Umweltzeichen

10

Kühlung auf die Server folgt. Damit kann ein wesentlich höheres Temperaturniveau

in einem Serverraum gehalten werden. In den neuen Konzepten und technischen

Entwicklungen gibt es bereits die gezielte Zufuhr von Kaltluft an die Server.

Abgeschlossene und verdichtete Serverschränke führen die abgekühlte Luft an die

Geräte heran. Die Standard-Umluftkühlgeräte werden auf ein Optimum der

thermischen Effizienz betrieben. Neue Technologien und Software machen eine

Überwachung der Temperatur eines Serverschranks möglich. Sie kann automatisch

angepasst werden, je nach Wärmeentwicklung, also der Leistungskurve eines

Servers15.

In Abbildung 11 wird eine direkte interne Kühlung der eingebauten Geräte

dargestellt. Der Energiebedarf ist umso geringer je höher die Temperatur des

Kühlmediums und je niedriger die Außentemperatur ist16.

2.3 Effiziente Server

Betrachtet man die Leistungen der Server sind die eingebauten Komponenten sowie

die gleichzeitigen Prozesse ausschlaggebend um die Leistung zu ermitteln. Neueste

Server sind sog. Multikern-Prozessormaschinen. Multikern-Prozessoren können

Dual-Core- oder Quad-Core-Prozessoren sein. Ein Dual-Core-Prozessor hat zwei

Prozessorkerne, ein Quad-Core-Prozessor hat vier Prozessorkerne auf einem Chip.

Diese Prozessoren sind fähig mehrere Prozesse gleichzeitig abzuarbeiten. Trotzdem

der Energieverbrauch eines solchen Multikernprozessors höher ist, als bei einem

15 Quelle: RITTAL

16 Quelle: TECChannel eBook featured by Intel.pdf

Abbildung 11: Direkt gekühlter Serverschrank

11

einfachen Prozessor, bleibt der Energiebedarf insgesamt niedriger. Baut man also in

einen Server 4 einzelne Prozessoren ein, müssen diese vier Prozessoren jeweils mit

Energie versorgt werden. Durch den Einbau eines Quad-Core-Prozessors, wird nur

noch ein Sockel mit Strom versorgt, hat aber eine Leistung von vier Prozessoren.

Daraus folgt eine Einsparung an Energie bereits bei den Prozessoren.

Die Hersteller arbeiten daran, die Komponenten so effizient wie möglich zu

produzieren und in einem Rechner optimal einzusetzen, so dass sie mit möglichst

niedrigem Energieverbrauch gute Performance liefern. Der iDataPlex Server von

IBM ist einer der Besten in seiner Leistung und Energieeffizienz. Die SPEC-

Benchmark-Server in der SPECPower_ssj2008Results können auf der Webseite von

SPEC eingesehen werden.

Tabelle 1: Daten aus SPEC Results 2008 - IBM iDataPlex

Hersteller und

Servertyp17Chips Cores Mem

(GB)

ssj_ops

@100%

avg.

watts

@100%

(W)

avg. watts

@active

idle (W)

(Overall

ssj_ops/

watt)

Benchmarks

IBM iDataPlex

Server dx360 M2

2 8 12 1.298.719 475 116 2.066

Trotzdem sind es nicht nur die Server allein, deren Energieeffizienz gesenkt werden

kann. Die Server werden aus wichtigen Sicherheitsgründen an einer USV

angeschlossen, die den Strom direkt oder indirekt liefert.

„Im Bereich der Stromzuführung ist ein erhebliches Einsparpotenzial möglich. Durch

den Einsatz von Deltawandlern (Delta Conversion On-Line UPS) statt Doppelwand-

lertechnik in der Unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) kann ein erheblich

höherer Leistungs- beziehungsweise Wirkungsgrad der USV erreicht werden, da

entsprechende Komponenten in der Stromverteilung und in der Rackunterverteilung

entfallen. Darüber hinaus wird durch die Weiterleitung des Gleichstroms der gesam-

te Leistungsverlust um bis zu 50 Prozent reduziert. Zusätzlich erhöht sich die

Systemverfügbarkeit, da weniger Teile in der Stromversorgung ausfallen können.18“

Für Server setzt man am besten eine Online-USV ein. Sie haben einen Wirkungs-

grad von 90 % bis 98 %. Online-USV versorgen die angeschlossenen Geräte

konstant mit dem Strom der Batterien und nutzen den Strom zum Aufladen der

17 SPECpower_ssj2008 Results;

18 Quelle:http://www.tecchannel.de/server/hardware/1760738/green_it_strom_sparen_in_serverraeumen_durch_optimales_energiemanagement/index6.html

12

Akkumulatoren. Eine energieeffiziente USV hat einen Wirkungsgrad von ca. 92% bis

98%.

Es gibt verschiedenen USV-Typen, die jeweils für eine Entscheidung in ihrer

Funktionsweise beachtet werden sollten. Für kleine Netzwerke wird eine Line-

Interactive-USV (Hybrid USV) empfohlen (aktive/interaktive USV). Sie schützt vor

Stromausfall, Spannungsausfall oder Spannungsabfall sowie Unter- und

Überspannung im Netz, eine Mischung der Online- und Offline-Technik. Während

der Akku permanent geladen wird, bekommen die Geräte den Strom direkt über

das Netz. Bei Stromausfall oder Spannungsveränderungen, springt die USV sofort

ein. Der Wirkungsgrad kann bis auf 98% steigen. Für hochsensible Netzwerke und

Server wird eine OnLine-USV empfohlen. Sie liefert den Strom direkt aus den

Batterien und setzt die angeschlossenen Geräte somit nicht den Schwankungen

eines Stromnetzes aus. Der Wirkungsgrad liegt hier bei etwa 90% bis 92%.

2.4 Virtuelle Umgebungen in der IT-Infrastruktur

Eine wichtige Entwicklung für die Verbesserung im Energieverbrauch ist die Virtuali-

sierung von Servern und Arbeitsplatzrechnern. Durch die Virtualisierung von

Servern wird der Einsatz von physikalischen Maschinen reduziert. Die Server, die

für eine Virtualisierung eingesetzt werden, sind im Vergleich zu herkömmlichen

Servern leistungsstärker. Die Virtualisierung funktioniert auf einer leistungsstarken,

oft dafür optimierten Hardware. Die virtuelle Software sorgt dafür, dass den einzel-

nen virtuellen Systemen die benötigten Ressourcen zugeordnet werden.

Die Architektur der Virtualisierung der drei größten Anbieter bieten eine optimale

Hardwareauslastung für die Gastbetriebssysteme. Auf der Grundlage eines physi-

schen Hosts werden die Gastsysteme isoliert behandelt und lassen sich zentral

managen. Sie bieten die Fähigkeit verschiedener Instanzen für gleiche oder auch

verschiedene Betriebssysteme an, da sie unabhängig voneinander auf dem physi-

schen Server laufen. Jede Maschine bekommt eigene Ressourcen zugeteilt und

kann somit nicht mit den anderen Maschinen kollidieren. Mit allen drei Virtualisie-

rungsbetriebssystemen lässt sich eine IT-Infrastruktur im Serverbereich konsolidie-

ren.

Architektur von VMWare

Vorreiter auf diesem Gebiet seit 1998 ist die VMware Inc., USA. VMware bietet

verschiedene Features zur Virtualisierung an. Der ESX-Server nutzt den VirtualCen-

ter Managementserver. Es können hochkomplexe Systeme auf einer VMware Infra-

13

struktur aufgebaut werden. VMware benötigt dafür speziell zertifizierte Hardware,

um die virtuellen Maschinen problemlos installieren zu können.19

Abbildung 12: Architektur VMWare

Architektur von XEN

Als Open-Source-Software wurde „XEN“ 2003 entwickelt und veröffentlicht. XEN ist

ein Open Source Industrie Standard für Virtualisierungen20. Auf XEN lassen sich

Betriebssysteme wie Linux, Solaris und inzwischen auch Windows Server installie-

ren. Das XEN-Betriebssystem nutzt die Paravirtualisierung für die Gastsysteme. Die

Paravirtualisierung ist eine Schnittstelle, die ähnlich der physischen Hardware ist

und muss daher auf dem System zur Verfügung stehen. XEN arbeitet auf einer 64-

Bit-Virtualisierungsplattform. Für das Verwalten der Gastsysteme werden noch die

Werkzeuge von Drittanbietern genutzt. Von Vorteil ist die offene Befehls- und

Programmierschnittstelle, die die Integration von XEN-Server in bestehende Prozes-

se und den Management-Tools erleichtern. Auch XEN bietet verschiedene Varianten

19 Quelle: VMWare

20Quwelle: www.xen.org

14

an, hierfür gibt es nur ein Management-Tool. Um auf die virtuellen Maschinen

zugreifen zu können, wird eine integrierte grafische Oberfläche genutzt oder für

Windows-Rechner auch direkt per RDP und für Linux-basierte Server die textbasier-

te Konsole angeboten.21

Abbildung 13: Architektur XEN open source

Architektur von Microsoft Hyper-V

Microsofts Hyper-V, im neuen 64-Bit-Windows Server 2008 integriert, bietet eben-

falls die Virtualisierung von Servern an. Bei Microsoft wird die Hardware in Parent-

und Child-Partitionen unterteilt. Die Parent-Partition hat direkten Zugriff auf die

physische Hardware des Hosts über den Virtualisierungs-Stack in der die Hardwa-

reressourcen verwaltet werden. In der Child-Partition werden die Gastsysteme

verwaltet, sie sind isoliert von der Parent-Partition. MS Hyper-V unterstützt

Windows Betriebssysteme und Linux-Distributionen sowie 32-Bit x86 und 64-Bit

x64-Betriebssysteme. Die Hardware des physischen Hosts muss allerdings für

Windows Betriebssysteme designed sein. Es sind auch keine Codes von Drittanbie-

tern integriert, damit die Angriffsmöglichkeiten verringert werden. Microsoft

verwendet für den Hyper-V einheitliche Tools im physischen als auch im virtuellen

Bereich zur Verwaltung und Sicherung der Maschinen.22

21 www.computerwoche.de http://www.computerwoche.de/knowledge_center/software/586501/

22 Quelle: http://www.microsoft.com/germany/windowsserver2008/virtualisierung.mspx

15

2.5 Der energieeffiziente PC-Arbeitsplatz

Der energieeffiziente PC-Arbeitsplatz kann aus verschiedenen Perspektiven

betrachtet werden. Eine einfache Lösung ist, wird an dem Computer nicht mehr

gearbeitet, wird er ausgeschaltet. Am effizientesten ist es, wenn man auch eine

Schaltersteckdosenleiste bequem anbringt, an der die Geräte angeschlossen sind

und man diese nach dem Herunterfahren noch zusätzlich ausschaltet. So kann das

Netzteil auch im ausgeschalteten Zustand keinen Strom mehr verbrauchen. Eine

weitere Möglichkeit ist, bei Windows-Betriebssystemen die Energieoptionen zu

nutzen um den Energiebedarf des Rechners zu senken. Zum Beispiel, wenn die

Arbeit am Rechner unterbrochen wird, man aber nicht lange genug weg bleibt um

den Rechner herunterzufahren, kann man den selbständig einschaltenden

Ruhemodus nutzen.

Abbildung 14: Microsoft Hyper-V

16

Tabelle 2: Auszug aus TopTen - Energiesparsame Personalcomputer23

Bezeichnung Fujitsu

ESPRIMO-

Q5030 E-

Star4

Shuttle X-

Series –

X 2700B

MSI Wind

Nettop –

S2325L

Umwelt-

computer

Monarch 1.1

Energieverbrauch

in 5 J. (kWh)

214,7 253,2 294,9 331

Stromkosten im

Jahr

30,06 € 35,45 € 41,28 € 46,34 €

Idle-Modus (W) 24 26,4 31 38

Ruhe-Modus (W) 1,9 2,5 3,4 2,1

Stand-by-Modus

(W)

0,9 1,6 1,7 1,2

Prozessormarke Intel Intel Intel AMD

Prozessortyp Core 2 Duo Atom Atom

Cache (MB) 3 1 0,5 1

Arbeitsspeicher 4096 MB 1024 MB 2048 MB 2048 MB

Festplatte (GB) 250 160 500 160

Optisches

Laufwerk

DVD±RW (±R

DL) / DVD-

RAM

DVD-Writer DVD±RW (±R

DL) / DVD-

RAM

DVD+/-RW

Grafikspeicher 256

Wake On Lan Nein Ja Nein Nein

Betriebssystem Microsoft

Windows

Vista

Business

Microsoft

Vista Home

Basic

SuSE Linux

10.0

Label Energy Star Energy Star Energy Star Energy Star

Die Tabelle 2 stellt eine Liste der TopTen energieeffizienter Rechner, Monitore,

Drucker und weiterer Peripheriegeräte dar, die von der Deutschen Energie Agentur

(dena) veröffentlicht wurde. Darin sind die Energiekosten der nächsten 5 Jahre mit

23 Quelle: dena

17

einbezogen worden. Die Rechner sind kleiner geworden, passen auf einen

Schreibtisch ohne viel Platz wegzunehmen. Außerdem haben diese Rechner das

Label „Energy Star“.

Der PC-Arbeitsplatz ist durch seine Ausstattung ein netzwerkunabhängiges Gerät

und kann in einem Unternehmen durch eine Serverlandschaft mit Thin-Clients

ausgetauscht werden. Thin-Clients sind keine unabhängigen Computerarbeitsplätze,

denn sie werden von Terminalservern angesteuert. Ein Thin-Clients ist mit einem

Prozessor, Arbeitsspeicher und einem Speicherchip, auf dem ein kleines

Betriebssystem läuft, einem Netzteil und einer Grafik- und Netzwerkkarte

ausgestattet. Diese Technik gibt es schon seit mehreren Jahren. Auf diese Geräte

liefert ein Terminalserver die benötigten Anwendungen, die nicht mehr auf dem

Arbeitsplatzrechner direkt laufen. Die Thin-Clients-Baureihe FUTRO S von Fujitsu

Siemens mit dem AMD Sempron 1GHz 2100+ Prozessor haben eine maximale

Leistungsaufnahme von 14 Watt und im heruntergefahrenen Zustand 2,4 W24, sie

brauchen keine Kühlventilatoren, denn durch die geringe Stromzufuhr entwickelt

sich nicht soviel Wärme, wie bei einem PC.25

Im Rahmen der Virtualisierung wurde die Software zur Virtualisierung von Desktops

entwickelt. Ein virtueller Desktop ist ein vollständiger PC z. B. ein Windows-Client-

PC. Er unterscheidet sich von einem herkömmlichen PC. Dieser Desktop ist auf

einem Server als virtuelle Maschine installiert und wird von dem anfordernden

Rechner über das Netz auf den Rechner geladen. Die Server, auf denen die

virtuellen Desktops liegen, verwalten diese Desktops wie einzelne Computer. Darin

liegt der Unterschied zu den Terminalservern. In der Abbildung 16 wird die

Architektur von virtuellen Desktops dargestellt.

24 Quelle: db_futro_s500_de.pdf; Stromverbrauch für Standardkonfigurationen, max. (ausgeführte Anwendungen) 23 W, Durchschnitt: (Betriebssystem, Idle) 14 W und Minimum (ACPI Status S5, Soft-off) 2,4 W

25 Quelle:www.heise.de und. Fujitsu Siemens

Abbildung 15: Fujitsu Siemens Futro S500

18

Abbildung 16: Virtueller Desktop Architektur; Quelle: VMware/Tecchannel

Vorteile dieser Infrastruktur sind geringerer administrativer Aufwand, Reduzierung

von Datenverlust durch Abstürze, da die Daten auf einem zentralen Storage

gesichert sind. Dazu kommt die zentrale Verwaltung und Pflege der Desktops und

die zur Verfügungstellung verschiedener Betriebssysteme.

Beim Terminalserver teilen sich die User das Betriebssystem des Servers.

Sämtliche Programme werden direkt auf dem Terminalserver installiert und dem

User über Profile zur Verfügung gestellt. Dies gilt auch für die Hardware eines

solchen Servers. Eine Terminalsitzung kann von jedem Client aufgerufen werden

und wird bei Microsoft Windows-Systemen über RDP ausgeführt. RDP ist ein

Netzwerkprotokoll, das von Microsoft entwickelt wurde und zur Darstellung und

Steuerung von Desktops auf entfernten Computern eingesetzt wird. Die aktuellen

Daten werden nicht direkt auf den Client übertragen sondern über das Netzwerk auf

dem Client abgebildet. Die Anwendungen werden direkt auf dem Server verarbeitet.

So können auch große Daten verarbeitet werden. Vorteil ist, egal wie alt der

Computer des Users ist oder ob es auf einem Thin-Client ausgeführt wird, die

Hardware-Ressourcen, wie Arbeitsspeicher und CPU-Leistung kommen vom Server.

19

Abbildung 17: Terminalsserver-Netzwerk-Architektur - Quelle: www.green.ch

3 Fazit

Betrachtet man nun die bisher eingesetzten Technologien, wird ersichtlich, dass der

Energiebedarf bei der IT-Infrastrukturplanung kaum Priorität hatte. Dafür stand die

Erweiterbarkeit von Serverräumen und Serverracks im Vordergrund. Schnellere

Technologien wurden wichtig um den erhöhten Anforderungen der Software gerecht

zu werden. Betriebssysteme und Datenbankanwendungen brauchen immer mehr

und schnellere Hardware. Die Hardware benötigt immer mehr Strom. Dadurch

entsteht unweigerlich mehr Wärme, die den Systemen durch Kältetechnik entzogen

werden muss. Die Serverräume werden auf zu niedrige Temperaturen abgekühlt.

Erhöhte Stromkosten entstehen nicht nur durch steigende Energiepreise sondern

auch durch erhöhten Energieverbrauch im IT-Bereich.

Welche Lösungen in einem Unternehmen eingesetzt werden, hängt von der Anzahl

der Arbeitsplätze und den Anforderungen an die Aufgaben ab. Die zentrale Lösung

der Terminalserver gibt es schon seit Windows NT. Microsoft hat seine Terminalser-

ver weiter entwickelt. Mit dem Standard-RDP-Protokoll lassen sich die Anwendun-

gen den Usern unkompliziert zur Verfügung stellen. Die virtuellen Server setzen

sich in den Unternehmen mehr und mehr durch. Es werden viele Features für jedes

Virtualisierungsbetriebssystem angeboten, dabei ist aber immer eine gute Planung

und überlegtes Vorgehen notwendig, damit die Systeme nicht zu komplex werden

und damit eventuell ein zu hoher administrativer Aufwand entsteht. Die Virtualisie-

rung trägt dazu bei eine schlankere Hardware-Infrastruktur in den Serverräumen zu

betreiben. Klimasysteme verbrauchen dadurch weniger Energie um die Geräte auf

Temperatur zu halten.

20

Der Einsatz von virtuellen Desktops ist immer noch in Diskussion und ist für

Rechenzentren eine Strategie, die immer mehr zum Tragen kommt. Wie weit sich

der virtuelle Desktop in kleinen und mittelständischen Unternehmen durchsetzt,

wird die Zukunft zeigen, die Entwicklung dieser Software geht weiter, die Frage

nach Energieeffizienz wird nicht mehr außer Acht gelassen.

4 Modellbetrachtung

Im folgenden Abschnitt wird von zwei fiktiven Unternehmen als Modelle ausgegan-

gen. Diese Betrachtung soll die Einsparungen des Energieverbrauchs durch Verän-

derungen der eingesetzten IT-Technik beziffern. Die Bemessungsdaten der Teillast

und Volllast von Servern wurden aus der Erhebung des Benchmark-Konsortiums

SPEC genutzt und dazu aus der Tabelle „SPECPower_ssj2008“26 entnommen. Die

Werte der PC-Arbeitsplätze wurden durch eigene Messungen ermittelt und nach den

Standardnutzungszeiten für PCs nach „dena27“ berechnet. Die Deutsche Energie-

agentur hat die angegebenen Nutzungszeiten in Anlehnung an Fraunhofer ISI

(2005) und eigene Berechnungen bestimmt28. Es wird beim Betriebssystem und den

Anwendungen von Microsoft-Produkten ausgegangen. Für eine Darstellung der

Energiekosten, wurden nur die Daten der PC-Arbeitsplätze, der Peripheriegeräte

und der Server genutzt.

Für die Berechnung steht der aktuelle29 kWh-Preis des Energielieferanten

Vattenfall30 „Gebühren für Geschäftskunden“ zur Verfügung.

Preise (netto) Eintarifzähler

Verbrauchspreis über 30.000 kWh/Jahr 11,76 Cent/kWh15

4.1 Die Server

Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass ein Unternehmen Server und Netz-

werktechnik einsetzt. Durch den Einsatz dieser Hardware erhöht sich der Energie-

verbrauch.

Für die Berechnung des Stromverbrauchs wird von 365 Tagen ausgegangen. Um

eine Berechnung anzustellen, wird von folgender Leistungszeit der Server ausge-

gangen.

26 All Published SPEC SPECPOWER_ssj2008 Quelle: http://www.spec.org/power_ssj2008/results/power_ssj2008.html

27 Deutsche Energie-Agentur

28 Quelle: http://www.energieeffizienz-im-service.de/berechnungsgrundlagen.html

29 aktuell hier: Mai 2009

30 http://www.vattenfall.de/www/vf/vf_de/218683gesch/218713strom/218743jahre/218803berli/index.jsp

21

Arbeitszeiten der Server

➔ Server gesamt 24 h

➔ 10 h Vollast

➔ 14 h Teillast bzw. Ruhephase

Für die Unternehmen wurden Server aus der Tabelle der SPECpower_ssj2008-

Results ausgewählt.

Tabelle 3: Daten aus SPEC Results 2008 – PowerEdge 2970 und 2950III

Hersteller und Servertyp Chips Cores Mem. ssj_ops

@100%

avg.

watts

@100%

(W)

avg.

watts

@active

idle (W)

(Overall

ssj_ops/

watt)

Benchmarks

DELL Inc. PowerEdge

2970

(AMD Opteron 2356,

2.30 GHz)

2 8 16 247.542 302 139 545

DELL Inc. PowerEdge

2950III (Intel Xeon

E5440)

2 8 16 305.413 276 157 682

4.2 Der PC-Arbeitsplatz

Die folgenden Daten dienen als Bemessungsgrundlage für beide Unternehmensmo-

delle. Ein voll funktionsfähiger Standard-Arbeitsplatz besteht aus 1 Monitor, 1

Computer, Tastatur und Maus. Hinzukommen Anteile am Drucker, Kopierer und

Faxgeräte. Für die Energieleistung eines Monitors wird von einem 17“ LCD-Monitor

ausgegangen.

Ein Standard-PC ist ausgestattet mit

✔ einem Motherboard inkl. Prozessor,

✔ einer IDE-Festplatte,

✔ einer On-Board-Grafikkarte,

✔ On-Board-Netzwerkkarte sowie Soundanschluss,

✔ einem CD-ROM-Laufwerk.

Das Betriebssystem und die installierte Software variieren je nach Anforderung.

22

Für die Berechnung des Stromverbrauchs wird von 220 Werktagen sowie von 145

Wochenend- bzw. Feiertagen ausgegangen.

Die Definitionen der Nutzungszustände:

Betriebsbereit: Der Computer hat das Betriebssystem und sonstige Software

vollständig geladen, die Aktivitäten werden auf die grundlegenden

Anwendungen beschränkt, die das System automatisch startet.

Ruhemodus: Ein Niedrigverbrauchsmodus, in den der Computer nach einer

bestimmten Inaktivitätszeit automatisch übergehen oder manuell

versetzt werden kann. Er kann durch Benutzerschnittstellen

automatisch wieder „geweckt“ werden.

Stand-by: Zustand der geringsten, vom Nutzer nicht ausschaltbaren

Leistungsaufnahme, die unbegrenzt fortbesteht, solange das

Gerät mit dem Stromnetz verbunden ist.

Arbeitszeiten der Rechner 31

➔ Werktags Feiertag/Wochenende

➔ 7 h Betriebsbereit 0 h Betriebsbereit

➔ 3 h Ruhemodus 0 h Ruhemodus

➔ 11,2 h Stand-by 19,2 h Stand-by

➔ 2,8 h Stromlos 4,8 h Stromlos

Die erhobenen Messwerte werden in den folgenden Tabellen zusammengefasst:

Tabelle 4: Arbeitsplatzcomputer ACER VT7600G, Anschaffungsjahr 2003

Geräteklasse

Computer

Betriebsbereit

kWh

Ruhemodus

kWh

Stand-by

kWh

Gesamt 24 h

kWh

Midi Tower Computer32 0,055 0,005 0,005

Tagesverbrauch nach Zeit

Werktags

0,385 0,015 0,056 0,456

Tagesverbrauch nach Zeit

Feiertags

0 0 0,096 0,096

31 dena - Berechnungszeitraum

32 ACER VT7600G, Intel Pentium 4 CPU2,40 Ghz; 1 GB Arbeitsspeicher

23

Die Betriebszustände bei Monitoren, werden analog dem Energy Star definiert.

Normalbetrieb: Der Monitor wird mit Strom versorgt und stellt ein Bild dar.

Ruhezustand: Zustand mit verringerter Leistungsaufnahme, auf Befehl eines

Computers oder andere Funktion.

Stand-by: Zustand der geringsten, vom Nutzer nicht ausschaltbaren

Leistungsaufnahme, solange der Monitor mit dem Stromnetz

verbunden ist.33

Arbeitszeit eines Monitors


➔ 7 h Normalbetrieb 0 h Normalbetrieb

➔ 4 h Ruhezustand 0 h Ruhezustand



Tabelle 5: Arbeitsplatzmonitor Belinea 101710

Geräteklasse

Monitor

Normalbetrieb

kWh

Ruhezustand

kWh

Stand-by

kWh

Gesamt 24h

kWh

LCD-Monitor 17“34 0,045 0,002 0,002

Tagesverbrauch nach

Zeit Werktags

0,315 0,008 0,0208 0,344

Verbrauch nach Zeit

Feiertags

0 0 0,0384 0,0384

33 dena „Energieverbrauch für Bürogeräte“

34 Hersteller: Maxdata Belinea 101710

24

Arbeitszeiten der Peripheriegeräte 35

➔ 1 h im Betrieb

➔ 11 h Bereit

➔ 12 h Stand-by

Tabelle 6: Leistungsdaten Peripheriegeräte

Geräteklasse

Peripherie

Verbrauch ∅

im Betrieb

Verbrauch ∅

Bereit

Verbrauch ∅

Stand-by

Verbrauch ∅

ausgesch.

Laserdrucker36 0,4 kWh 0,017 kWh 0,017 kWh 0 kWh

Faxgerät37 0,84 kWh 0,07 kWh 0,007 kWh 0 kWh

Kopierer38 0,723 kWh 0,07 kWh 0,07 kWh 0 kWh

Tabelle 7: Leistungsdaten Peripherie nach Zeit für Arbeitstage berechnet

Geräteklasse

Peripherie nach Zeit

Verbrauch ∅

im Betrieb 1h

Verbrauch ∅

Bereit 11 h

Verbrauch ∅

Stand-by 12 h

Gesamt

24 h

Laserdrucker 0,4 kWh 0,187 kWh 0,204 kWh 0,791 kWh

Faxgerät 0,84 kWh 0,77 kWh 0,084 kWh 1,694 kWh

Kopierer 0,723 kWh 0,77 kWh 0,84 kWh 2,333 kWh

Tabelle 8: Leistungsdaten Peripherie nach Zeit für Wochenend- und Feiertage

Geräteklasse

Peripherie nach Tagen

Verbrauch ∅

Stand-by 24 h (Feiertags)

Laserdrucker 0,408 kWh

Faxgerät 0,168 kWh

Kopierer 1,68 kWh

Der Zustand „Bereit“ ist zeitlich bei den Geräten unterschiedlich. Er beschreibt die

Zeit zwischen dem letzten Ausdruck und dem Einschalten des Stand-by-Modus. Für

35 Quelle: dena und L381/26 Amtsblatt der Europäischen Union.pdf

36 HP Laserjet 4050 TN (s/w)

37 Brother Fax 2820

38 Canon IR 1600 Leistung im Betrieb 723 W im Stand-by 70 W

25

den zeitlichen Rahmen eines Druckers wurde der Bewertungssatz „Typischer Strom-

verbrauch“ über einen repräsentativen Zeitraum durch die „Energy Spezifikation für

Bürogeräte“ genutzt. Diese Daten dienen als Berechnungsgrundlage für die

Betrachtung der Unternehmen Ambitio und Sedulus.

4.3 Das Unternehmen Ambitio

Das Unternehmen Ambitio39 ist ein kleines Dienstleistungsunternehmen mit 50

Büroarbeitsplätzen. Die Computer sind mit einem Netzwerk, 5 Servern und einer

DSL-Anbindung an das Internet verbunden.

4.3.1 Die IT-Infrastruktur

Die 5 Server sind wie folgt verteilt. Auf zwei Servern wurden die Domänencontroller

redundant für die Verwaltung der Anmeldekonten und weitere Netzwerkdienste

eingerichtet. Eine zentrale Datenbankanwendung sowie ein Fileserver40 mit einem

großen Speichervolumen sind auf zwei weiteren Servern installiert. Der fünfte

Server ist für die Mailpostfächer zuständig. Diese Server sind abgesichert an 2

USVen angeschlossen. Für die Kommunikation im Netzwerk werden 4 x 24 Port-

Switche eingesetzt. Als wichtigste Verbindungsstelle zum Internet steht ein ADSL-

Router zur Verfügung.

Es wird für das Unternehmen Ambitio von folgender Anzahl an PCs und

Peripheriegeräten ausgegangen.

• 50 PC

• 50 Monitore

• 25 Netzwerk-Drucker

• 5 Faxe

• 3 Kopierer

4.3.2 Der Energiebedarf und die Verbrauchskosten

Mit den erhobenen Daten wurde für das Unternehmen Ambitio der

Energieverbrauch sowie die Energiekosten der gesamten PC-Arbeitsplätze und

Server berechnet.

4.3.2.1 Die Server

Betrachtet werden zunächst die Serverdaten für das Unternehmen Ambitio. Es

wurden aus der Benchmark-Tabelle des SPEC die Leistungsdaten für die Server

39 ambitio aus dem lateinischen bedeutet ehrgeizig

40Fileserver = Server zum speichern und vorhalten der erstellten Unternehmensdaten

26

entnommen. Für die Berechnung werden die Spalten „avg. watts@100%“ sowie

„avg. watts@active idle“ genommen.

Tabelle 9: Daten aus SPEC Results 2008, PowerEdge 2970 - Ambitio

Hersteller und

Servertyp

Chips Cores Mem.

(GB)

ssj_ops41

@100%

avg.

watts42

@100%

(W)

avg.

watts

@active

idle43

(W)

(Overall

ssj_ops/

watt)44

DELL Inc.

PowerEdge 2970

(AMD Opteron

2356, 2.30 GHz)

2 8 16 247.542 302 139 545

Tabelle 10: Verbrauch Server über Arbeitszeit - Ambitio

Server Arbeitszeiten Gesamt

10 h Volllast kWh 14 h Teillast kWh 24 h kWh

DELL Power Edge 2970 3,02 1,95 4,97

5 Server 15,1 9,75 24,85

Tabelle 11: Verbrauch Server über Tage und Jahr - Ambitio

Server Verbrauch pro

Tag kWh

Verbrauch an

220 AT45 kWh

Verbrauch 24 h

Teillast kWh

Verbrauch an

145 FT46 kWh

Gesamtver-

brauch im Jahr

kWh

DELL Power

Edge 2970

4,97 1.093,4 3,34 484,3 1.577,7

5 Server 24,85 5.467,0 16,7 2.421,5 7.888,5

41 ssj = Server Side Java ops = Operations per Second bei 100% Leistung

42 Durchnittliche Wattleistung bei 100%

43 Durchnittliche Wattleistung bei aktivem Leerlauf

44 Bewertung/Punktzahl der zusammengefassten Leistung des Servers

45 AT = Arbeitstag(e)

46 FT = Wochenend- und Feiertage

27

Tabelle 12: Energiekosten der Server im Jahr - Ambitio

Kostentabelle

PowerEdge 2970

Verbrauch im Jahr Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Server 1.577,7 kWh 0,1176 € 185,54 €

5 Server 7.888,5 kWh 0,1176 € 927,69 €

Die Energiekosten der 5 Server betragen:

7.888,5 * 0,1176 € = 927,69 €/Jahr

4.3.2.2 Die Arbeitsplätze

Die Kosten für einen Arbeitsplatz werden hier mit den Anteilen der Peripheriegeräte

errechnet und ergeben damit einen Gesamtkostenfaktor für einen Arbeitsplatz pro

Tag (24h).

Tabelle 13: Energieverbrauch eines Arbeitsplatzes - Ambitio

Geräte Verbrauch 1

AT kWh

Verbrauch

220 AT kWh

Verbrauch

1 FT kWh

Verbrauch 145

FT kWh

Verbrauch im

Jahr kWh

PC 0,456 100,32 0,096 13,92 114,24

Monitor 0,344 75,68 0,038 5,51 81,19

0,5 Drucker 0,396 87,12 0,204 29,58 116,7

0,1 Fax 0,169 37,18 0,017 2,47 39,65

0,06 Kopierer 0,140 30,8 0,101 14,65 45,45

Gesamt 1,51 0,456 397,23

Tabelle 14: Energiekosten der Arbeitsplätze im Jahr - Ambitio

Kostentabelle

ACER VT7600

Verbrauch im Jahr Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Arbeitsplatz 397,23 kWh 0,1176 € 46,71 €

50 Arbeitsplätze 19.861,5 kWh 0,1176 € 2.335,71 €

Der Gesamtenergiebedarf für Arbeitsplätze und Server beträgt 27.750 kWh.

Die Gesamtenergiekosten für Arbeitsplätze und Server betragen 3.263,4 €/Jahr.

28

4.3.3 Das Einsparpotenzial bei Ambitio

Ein Ansatz um die Energiekosten zu senken, wird im folgenden durch den

Austausch der vorhandenen 5 PowerEdge 2970 gegen neue energieeffiziente und

leistungsstarke Server dargestellt.

4.3.3.1 Neue energieeffiziente Server

Bei der Auswahl eines neuen Servers wird wieder die Benchmark-Liste des SPEC

Konsortiums genutzt. Anhand der Benchmarkpunkte, welche die Leistung pro Watt

in der Spalte „Overall ssj_ops/watt“ zeigt, kann die Entscheidung für einen

leistungsstarken, energieeffizienten Server getroffen werden. Umso höher die

Punktzahl ist, desto effizienter ist das ausgewiesene System. Wird sich für den

Einsatz neuer energieeffizienter Server entschieden, sind dadurch Einsparungen

möglich.

Der neue Server Power Edge R710

Tabelle 15: Daten aus SPEC Results 2008 – PowerEdge R710

Hersteller und Servertyp Chip

s

Cores Mem.

(GB)

ssj_ops47

@100%

avg.

watts

@100%

(W)

avg.

watts

@active

idle (W)

(Overall

ssj_ops/

watt)

DELL Inc. PowerEdge

R710 (Intel Xeon X5570,

2.93 GHz)

2 8 8 540.907 220 65 1.860

Tabelle 16: Verbrauch Server über Tage und Jahr - Ambitio


Tag (kWh)

Verbrauch an

220 AT48 kWh

Verbrauch 24 h

Teillast kWh

Verbrauch an

145 FT49 kWh

Gesamtver-

brauch im Jahr

kWh

DELL Power

Edge R 710

3,11 684,2 1,56 226,2 910,4

5 Server 15,55 3.421,0 7,8 1.131,0 4.552,0

47 ssj = Server Side Java ops = Operations per Second



29

Tabelle 17: Energiekosten der Server im Jahr zum Vergleich - Ambitio

Kostentabelle Verbrauch im Jahr Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Server PE50 R710 910,4 kWh 0,1176 € 107,06 €

5 Server PE R710 4.552,0 kWh 0,1176 € 535,32 €

5 Server PE 2970 7.888,5 kWh 0,1176 € 927,69 €

Das ergibt eine Kosteneinsparung durch den Austausch der 5 Server von:

927,69 €/Jahr

- 535 ,32 €/Jahr

392,37 €/Jahr

Das bedeutet eine Einsparung der Energiekosten nach 5 Jahren von 1.961,85 €

bzw. eine Reduzierung des Energieverbrauchs in 5 Jahren von 16.682,5 kWh.

4.3.3.2 Virtualisierung

Weitere Einsparmöglichkeiten sind durch Virtualisierung der Server möglich. Um

ungefähr die gleiche Leistung für die Server zu erhalten, werden bei Ambitio

2 PowerEdge-R710 als Virtualisierungsserver und 1 Backupserver eingesetzt, auf

denen die 5 Server als virtuelle Maschinen laufen können.

Tabelle 18: Verbrauch Server für Virtualisierung über Tage und Jahr - Ambitio


Tag kWh

Verbrauch an

220 AT51 kWh

Verbrauch 24 h

Teillast kWh

Verbrauch an

145 FT52 kWh

Gesamtver-

brauch im Jahr

kWh

DELL Power

Edge R710

3,11 684,2 1,56 226,2 910,4

3 Server 9,33 2.052,6 4,68 678,6 2.731,2

50 PE = PowerEdge



30

Tabelle 19: Energiekosten zum Vergleich Server im Jahr - Ambitio

Kostentabelle Verbrauch im Jahr Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Server PE R710 910,4 kWh 0,1176 € 107,06 €

3 Server PE R710 2.731,2 kWh 0,1176 € 321,19 €

5 Server PE 2970 7.888,5 kWh 0,1176 € 927,69€

Durch den Austausch der 5 Server gegen 3 neue Server werden Energiekosten in

Höhe von 606,50 € im Jahr eingespart.

927,69 €/Jahr

- 321 ,19 €/Jahr

606,50 €/Jahr

Das bedeutet eine Einsparung der Energiekosten nach 5 Jahren von 3.032,5 € bzw.

eine Reduzierung des Energieverbrauchs in 5 Jahren von 25.786,5 kWh. Dadurch,

dass der hier genutzte Verbrauchspreis keine Konstante ist, wird die Einsparung

beim Energieverbrauch interessant.

4.3.3.3 Einsparungen am Arbeitsplatz

In einem kleinen Unternehmen, wie dem Unternehmen Ambitio lässt sich zunächst

auf recht einfachem Weg einiges an Energie einsparen, ohne hohe Investitionskos-

ten aufbringen zu müssen. Die Umsetzung einfacher Regeln, lassen schon damit

merklich die Kosten senken.

Möglichkeiten sind:

Der Computerarbeitsplatz wird zum Feierabend heruntergefahren und durch eine

ausschaltbare Steckerleiste abgeschaltet.

Beispiel:

Abbildung 18: 6-fach Steckerleiste

31

Pro 6-fach Steckerleiste können 2 Monitore, 2 PC und 1 Drucker angeschlossen

werden.

Investition: pro Steckerleiste ca. 10,00 € für 50 AP = 250,00 €

Stand-by-Verbrauch nach Zeit für Werktags und Feiertags im Jahr:

Tabelle 20: Verbrauch Monitor im Stand-by - Ambitio

Arbeitstag Wochenend-/Feiertag Monitor/Jahr PC/Jahr Gesamt

Monitor

10,4h kWh

PC 11,2h

kWh

Monitor

19,2h kWh

PC 19,2h

kWh

Stand-by

kWh

Stand-by

kWh

Stand-by

kWh

0,0208 0,056 0,0384 0,096 10,15 26,24 36,4

Die Kosten im Stand-by für PC und Monitor sind:

36,4 kWh * 0,1176 € = 4,28 €/Jahr

Das sind bei 50 Arbeitsplätzen zusammen: 214,00 €/Jahr

Schaltet man also die Rechner regelmäßig aus, entsteht eine Einsparung über

5 Jahre von:

214,00 €/Jahr * 5 Jahre = 1.070,00 €

Auch während der Arbeitszeit ist es möglich den Energieverbrauch durch Einstellun-

gen am PC zu reduzieren. Die Windows-Betriebssysteme bieten Energieoptionen an,

mit denen der Rechner weniger Leistung benötigt.

In den Eigenschaften der Energieoptionen beim Microsoft Windows Betriebssystem

können auf „minimaler Energieverbrauch“ eingestellt werden. Bei dieser Einstellung

wird Speed step und Coole'n'Quiet genutzt. Damit wird die Prozessortaktrate und

-spannung automatisch leistungsabhängig angepasst.

Durch das Abschalten des Bildschirmschoners können bis zu 90% der Energie

gespart werden53. Der Bildschirmschoner ist eine Anwendung, durch die der

Rechner permanent aktiv bleibt.

53 lt. dena Institut

32

Beim Einkauf neuer Computer kann darauf geachtet werden, wie viel Kilowattstun-

den der Computer verbraucht (Herstellerangaben beachten), bzw. ist vor dem Kauf

zu überlegen, was soll der Computer können. Der schnellste Computer ist meist

nicht der sparsamste und oft für die „normale“ Büroarbeit überdimensioniert.

Schnelle 3-D-Grafikkarten verbrauchen mehr Energie als eine on-Board-Grafikkarte,

die meist ausreicht. Jede eingebaute Komponente braucht Energie, wenn sie arbei-

tet, darum ist es wichtig auch auf die Ausstattung eines Computers zu achten.

Sparsame Rechner haben das Siegel für den „Energy Star“, das darauf hinweist,

dass dieser Computer den neuesten Energieanforderungen gerecht wird. Die

Hersteller weisen auch auf die verarbeiteten Materialien hin, so dass auch der

ökologische Aspekt bei der Verarbeitung der Geräte beachtet werden kann.

Bei einer Neuinvestition in sparsame Rechner, wie in Kapitel 2.5 in der Tabelle 2

aufgelistet, entsteht eine Energieersparnis für 50 Arbeitsplätze im Jahr von

419,18€, das sind in 5 Jahren 2.095,90 €.

In den Tabellen 21 bis 23 wird die Kostenersparnis durch Austausch des ACER

VT7600 gegen den Fujitsu ESPRIMO Q5030E dargestellt und berechnet.

Abbildung 19: Quelle: dena GmbH

33

Tabelle 21: Verbrauch neuer Rechner Esprimo Q5030E - Ambitio

Geräteklasse PC Betriebsbereit

kWh

Ruhemodus

kWh

Stand-by

kWh

Gesamt 24 h

kWh

Fujitsu ESPRIMO Q5030E

Star40,024 0,0019 0,0009

Verbrauch nach Zeit

Werktags 7h | 4h | 11,2h0,168 0,0057 0,01008 0,184

Verbrauch nach Zeit

Feiertags 0h | 0h | 19,2h0 0 0,017 0,017

Veränderung des Verbrauchs durch Austausch des PCs

Tabelle 22: Verbrauch durch Austausch PC ESPRIMO - Ambitio

Geräte Verbrauch 1

AT kWh

Verbrauch

220 AT kWh

Verbrauch

1 FT kWh

Verbrauch 145

FT kWh

Verbrauch im

Jahr kWh

PC ESPRIMO 0,184 40,48 0,017 2,47 42,95

Monitor 0,344 75,68 0,038 5,51 81,19

0,5 Drucker 0,396 87,12 0,204 29,58 116,7

0,1 Fax 0,169 37,18 0,017 2,47 39,65

0,06 Kopierer 0,140 30,8 0,101 14,65 45,45

Gesamt 1,23 0,38 325,94

Es werden durch diesen Austausch 71,29 kWh im Jahr eingespart.

Tabelle 23: Veränderte Energiekosten der Arbeitsplätze im Jahr - Ambitio

Kostentabelle Verbrauch im Jahr

kWh

Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Arbeitsplatz 325,94 0,1176 € 38,33 €

50 Arbeitsplätze 16.297,0 0,1176 € 1.916,53 €

50 Arbeitsplätze 19.861,5 0,1176 € 2.335,71 €

Vergleicht man nun die Gesamtkosten mit dem Acer VT7600 und dem Esprimo

Q5030E bekommt man eine Kostenersparnis von

2.335,71€- 1.916 ,53€

419,18€

34

4.3.3.4 Die Drucker

In der vorhergehenden Berechnung wurden Drucker zu 100%, also 24 Stunden am

Tag eingeschaltet inkl. Stand-by-Modus kalkuliert. Da Drucker im ausgeschalteten

Zustand keinen Strom mehr ziehen, ist es sinnvoll am Ende eines Arbeitstages auch

den Drucker auszuschalten, hier ist eine Steckerleiste nicht notwendig. Für diese

Berechnung wird eine Stand-by-Zeit von 12 h angenommen, davon ausgehend,

dass Drucker und Kopierer in der Zeit von 6 Uhr bis 18 Uhr in Bereitschaft stehen.

Investition: 0

Leerlauf bzw. Stand-by ca. 12 Stunden.

Tabelle 24: Verbrauch der Drucker und Kopierer im Stand-by - Ambitio

Geräteklasse

Peripherie nach Zeit

Verbrauch ∅

Stand-by 12 h kWh

Verbrauch im Jahr

kWh Kosten im Jahr

Laserdrucker 0,204 74,46 8,76 €

Kopierer 0,84 306,6 36,06 €

Gesamt 1,04 381,06 44,82 €

Einsparung bei den Druckern im Jahr: 8,76 * 25 = 219,00 €

Einsparung bei den Kopierern im Jahr: 36,06 * 3 = 108,18 €

Das Einsparungspotenzial bei den Peripheriegeräten durch Ausschalten für 12

Stunden ergibt 327,18 € im Jahr. Über 5 Jahre werden es insgesamt 1.635,90€

bzw. 13.906,5 kWh.

Bei den Peripheriegeräten besteht durch Austausch einzelner Drucker und Kopierer

gegen Multifunktionsgeräte eine weitere Möglichkeit Energie und damit Kosten zu

reduzieren. Unternehmen, die Drucker vertreiben, bieten eine Kalkulation der alten

gegen neue Geräte an. Sie recherchieren das Volumen und den Verbrauch durch

drucken und kopieren und stellen diese den neuen Produkten und deren Volumen

und Verbrauch gegenüber.

35

4.4 Das Unternehmen Sedulus

Das Unternehmen Sedulus54 ist ein mittelständisches Unternehmen mit 250

Arbeitsplätzen und einer gewachsenen IT-Landschaft, die mit 9 Servern, mehreren

Netzwerkswitchen für die Kommunikation der Computer und zwei redundanten

Routern für die Verbindung ins Internet betrieben wird.

4.4.1 Die IT-Infrastruktur

Entsprechend einer Windows Domäne gibt es 2 Domänencontroller, 1 Druckserver

sowie einen Exchange-Server. Hinzukommen ein Fileserver und zwei

Datenbankserver und ein Webserver für das firmeneigene Intranet. Für die

Datensicherung ist ein Backupserver mit automatischen Bandlaufwerken

angeschlossen. Diese 9 Server sind redundant verteilt an 3 Unterbrechungsfreie

Stromversorgungen angeschlossen. Um Computer und Drucker sowie weitere

Netzwerkgeräte im LAN zu verbinden wurden 10 x 48-Port-Switche eingesetzt.

Die Computer-Arbeitsplätze des Unternehmens Sedulus sind wie folgt:

250 PC

250 Monitore

125 Drucker

25 Faxe

5 Kopierer

4.4.2 Der Energiebedarf und die Verbrauchskosten

Bei Sedulus wird ein anderer Typ der PowerEdge-Reihe eingesetzt, der PowerEdge

2750 III. Da dies ein größeres Unternehmen ist und dieser Server eine höhere

Performance hat.

4.4.2.1 Die Server

Wie für das Unternehmen Ambitio wurde für Sedulus ein Server aus den SPEC-

Daten ermittelt.

54 sedulus aus dem lateinischen bedeutet fleißig

36

Tabelle 25: Daten aus SPEC Results 2008, PowerEdge 2950III - Sedulus

Hersteller und

Servertyp

Chips Cores Mem. ssj_ops

@100%

avg.

Watts

@100%

(W)

avg. watts

@active

idle (W)

(Overall

ssj_ops/

watt)

DELL Inc. PowerEdge

2950III (Intel Xeon

E5440)

2 8 16 305.413 276 157 682

Tabelle 26: Verbrauch Server über Arbeitszeit - Sedulus



DELL Power Edge 2950III 2,76 2,19 4,95

9 Server 24,84 19,71 44,55

Tabelle 27: Verbrauch Server über Tage und Jahr - Sedulus


Tag kWh

Verbrauch an

220 AT55 kWh

Verbrauch 24 h

Teillast kWh

Verbrauch an

145 FT56 kWh

Gesamtver-

brauch im Jahr

kWh

DELL Power

Edge 2950III

4,95 1.089,0 3,77 546,65 1.635,65

9 Server 44,55 9.801,0 33,93 4.919,85 14.720,85

Tabelle 28: Energiekosten der Server im Jahr - Sedulus

Kostentabelle

PowerEdge 2950III

Verbrauch im Jahr

kWh

Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Server 1.635,65 0,1176 € 192,35 €

9 Server 14.720,85 0,1176 € 1.731,17 €

Die Kosten für Energie der 9 Server betragen im Jahr:

14.720,85 * 0,1176 € = 1.731,17 €



37

4.4.2.2 Die Arbeitsplätze

Die Daten eines Arbeitsplatzes werden übernommen und mit den Kosten zum

Vergleich für 250 Arbeitsplätze berechnet.

Tabelle 29: Energieverbrauch eines Arbeitsplatzes - Sedulus

Geräte Verbrauch 1

AT kWh

Verbrauch

220 AT kWh

Verbrauch

1 FT kWh

Verbrauch 145

FT kWh

Verbrauch im

Jahr kWh

PC 0,456 100,32 0,096 13,92 114,24

Monitor 0,344 75,68 0,038 5,51 81,19

0,5 Drucker 0,396 87,12 0,204 29,58 116,7

0,1 Fax 0,169 37,18 0,017 2,47 39,65

0,06 Kopierer 0,140 30,8 0,101 14,65 45,45

Gesamt 1,51 0,456 397,23

Tabelle 30: Energiekosten der Arbeitsplätze im Jahr - Sedulus

Kostentabelle

Arbeitsplätze

Verbrauch im Jahr

kWh

Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Arbeitsplatz 397,23 0,1176 € 46,71 €

250 Arbeitsplätze 99.307,5 0,1176 € 11.678,56 €

Gesamtenergiebedarf Arbeitsplätze und Server 114.028,35 kWh/Jahr

Gesamtkosten für Arbeitsplätze und Server 13.409,73 €/Jahr

4.4.3 Das Einsparpotenzial bei Sedulus

Im folgenden werden die Einsparungen durch Austausch der 9 PowerEdge 2950III

gegen 9 neue PowerEdge R710 betrachtet.

38

4.4.3.1 Neue energieeffiziente Server

Tabelle 31: Verbrauch 2950III Server über Arbeitszeit - Sedulus



DELL PowerEdge 2950III 2,76 2,19 4,95

9 Server 24,84 19,71 44,55

Tabelle 32: Verbrauch R710 Server über Tage und Jahr - Sedulus


Tag kWh

Verbrauch an

220 AT57 kWh

Verbrauch 24 h

Teillast kWh

Verbrauch an

145 FT58 kWh

Gesamtver-

brauch im Jahr

kWh

DELL

PowerEdge

R710

3,11 684,2 1,56 226,2 910,4

9 Server 27,99 6.157,8 14,04 2.035,8 8.193,6

Tabelle 33: Energiekosten zum Vergleich, Server im Jahr - Sedulus


kWh

Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Server PE R710 910,4 0,1176 € 107,06 €

9 Server PE R710 8.193,6 0,1176 € 963,57 €

9 Server PE 2950III 14.720,85 0,1176 € 1.731,17 €

Das ergibt eine Kosteneinsparung durch den Austausch der 9 Server von:

1.731,17 €/Jahr

- 963 ,57 €/Jahr

767,60 €/Jahr

Das bedeutet eine Einsparung der Energiekosten nach 5 Jahren von 3.838,00 €

bzw. eine Reduzierung des Energieverbrauchs in 5 Jahren von 6.527,25 kWh .



39

4.4.3.2 Virtualisierung

Je größer ein Unternehmen ist, desto sinnvoller wird die Umsetzung der

vorhandenen Server in virtuelle Maschinen. Damit wird weniger Hardware

eingesetzt und mehr Energie gespart. Bei Sedulus werden die Leistungsdaten des

PowerEdge R710 aus den Daten von Ambitio übernommen.

Tabelle 34: Daten aus SPEC Results 2008, PowerEdge R710 - Sedulus

Hersteller und

Servertyp

Chips Cores Mem

(GB)

ssj_ops59

@100%

avg.

Watts

@100%

(W)

avg.

watts

@active

idle (W)

(Overall

ssj_ops/

watt)

DELL Inc. PowerEdge

R710 (Intel Xeon

X5570, 2.93 GHz)

2 8 8 540.907 220 65 1.860

Um die möglichst gleiche Leistung60 der 9 Server zur Verfügung zu stellen, werden

bei Sedulus 5 neue Virtualisierungsserver eingesetzt.

Tabelle 35: Verbrauch der Server über Tage und Jahr - Sedulus


Tag (kWh)

Verbrauch an

220 AT61 kWh

Verbrauch 24 h

Teillast kWh

Verbrauch an

145 FT62 kWh

Gesamtver-

brauch im Jahr

kWh

DELL Power

Edge R710

3,11 684,2 1,56 226,2 910,4

5 Server 15,55 3.421,0 7,8 1.131,0 4.552,0

Tabelle 36: Energiekosten der Server im Jahr - Sedulus


kWh

Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Server PE R710 910,4 0,1176 € 107,06 €

5 Server PE R710 4.552,0 0,1176 € 535,32 €

9 Server PE2950III 14.720,85 0,1176 € 1.731,17 €

59 ssj = Server Side Java ops = Operations per Second

60 Leistung aus Spalte ssj_ops@100%



40

Durch den Austausch der 9 Server gegen 5 neue Server werden Kosten in Höhe von

1.195,85 € im Jahr eingespart.

1.731,17 €/Jahr

- 535 ,32 €/Jahr

1.195,85 €/Jahr

Es muss dazu angemerkt werden, dass die tatsächliche Auslastung bei Servern

genau untersucht werden muss, um die Ansprüche an die Leistung und die Anzahl

der zum Einsatz kommenden Virtualisierungsserver errechnen zu können.

4.4.3.3 Der Serverraum

Einsparpotenziale sind ebenfalls im Serverraum möglich. Moderne Klimasysteme

bieten verbesserte Energieleistungen und können somit zu Einsparungen führen.

Außerdem ist zu beachten, dass die Luft in den Serverräumen auch möglichst direkt

an die Server herangeführt wird. Verbesserungen werden durch das Schließen von

Leerräumen im Rack herbeigeführt, damit kann die Luft nicht durch diese

Öffnungen entweichen, sondern wird effizient an die Server herangeführt.

Desgleichen kann die Temperatur auf 21°C – 23°C erhöht werden. Wird der Raum

stets geschlossen gehalten, kann die Temperatur im Raum gehalten werden, damit

muss die Klimaanlage nicht verstärkt kühlen.

4.4.3.4 Terminalserver und Thin-Clients

Da auf den physischen Maschinen, auf denen die virtuellen Maschinen laufen, mehr

als nur 9 Server arbeiten können, ist zu überlegen, eine Terminalserver-Farm mit

anzulegen. Dadurch entsteht eine neue Betrachtung der Ersparnis bei den

Arbeitsplätzen. Da sich die Kosten für PCs durch den Austausch von Thin-Clients

verringern können.

Arbeitszeiten der Rechner 63


➔ 7 h Betriebsbereit 0 h Betriebsbereit

➔ 3 h Ruhemodus 0 h Ruhemodus



Die Leistungsaufnahme eines Thin-Clients von Fujitsu Siemens

63 dena Berechnungszeitraum

41

Tabelle 37: Verbrauch Thin-Client Futro S500 - Sedulus

Geräteklasse

Thin-Client

Betriebsbereit

kWh

Ruhemodus

kWh

Soft-off64

kWh

Gesamt 24 h

kWh

Thin-Client Futro S500 0,023 0,014 0,0024

Verbrauch nach Zeit

Werktags

0,161 0,042 0,027 0,23

Verbrauch nach Zeit

Feiertags

0 0 0,046 0,0442

Tabelle 38: Verbrauch durch Austausch durch Thin-Clients - Sedulus

Geräte Verbrauch 1

AT

kWh

Verbrauch

220 AT

kWh

Verbrauch

1 FT kWh

Verbrauch

145 FT

kWh

Verbrauch im

Jahr

kWh

Futro S500 0,23 50,6 0,046 6,67 57,27

Monitor 0,344 75,68 0,038 5,51 81,19

0,5 Drucker 0,396 87,12 0,204 29,58 116,7

0,1 Fax 0,169 37,18 0,017 2,47 39,65

0,06 Kopierer 0,140 30,8 0,101 14,65 45,45

Gesamt 1,28 0,41 340,26

Tabelle 39: Kosten der Thin-Client Arbeitsplätze - Sedulus

Kostentabelle

Arbeitsplätze

Verbrauch im Jahr

kWh

Verbrauchspreis pro

kWh

Verbrauchskosten im

Jahr

1 Arbeitsplatz 340,26 0,1176 € 40,01 €

250 Arbeitsplätze 85.065,0 0,1176 € 10.003,64 €

250 Arbeitsplätze 99.307,5 0,1176 € 11.678,56 €

Der Futro S kostet im Jahr 6,69 € weniger als ein PC.

11.678,56 €

- 10.003 ,64€

1.674,92 €

64 Soft-off ist der gleich dem Stand-by

42

Das ergibt eine Ersparnis für 250 Arbeitsplätze von 1.674,92 €.

In 5 Jahren entsteht eine Ersparnis der Energiekosten von 8.374,60 €.

4.4.3.5 Einsparungen am Arbeitsplatz

Wie bei Ambitio ist auch hier ein Einsparpotenzial bei den vollständigen PC-

arbeitsplätzen durch Herunterfahren und Ausschalten über eine Steckerleiste

möglich. Auch die Einstellungen der Energieoptionen am Betriebssystem dürfen

nicht außer Acht gelassen werden. Am Beispiel einer 6-fach-Steckerleiste besteht

folgendes Einsparpotenzial:

Investition: pro Steckerleiste ca. 10,00 € für 250 AP = 1.250,00 €

Die Energiekosten im Stand-by für PC und Monitor sind:

26,24 kWh + 10,15 kWh = 36,4 kWh/Jahr

36,4 kWh * 0,1176 € = 4,28 €/Jahr

Das sind bei 250 Arbeitsplätzen zusammen: 1.070,00 €/Jahr

Die Kosten im Stand-by für Thin-Clients und Monitor sind:

12,61 kWh + 10,15 kWh = 22,76 kWh/Jahr

22,76 kWh * 0,1176 € = 2,68 €/Jahr

Das sind bei 250 Arbeitsplätzen zusammen: 670,00 €/Jahr

Anhand der Beispielrechnungen, wird veranschaulicht, dass durch Veränderungen in

der Serverlandschaft Energie gespart und somit Kosten reduziert werden können.

Sei es 5 Server mit schlechten Leistungsmerkmalen gegen neue auszutauschen

oder die Infrastruktur durch Virtualisierung zu verändern. Es wurden durch die

Unternehmen Ambitio und Sedulus Varianten aufgezeigt, welche Energieeinsparun-

gen möglich sind und wie viel an Kosten reduziert werden kann. Bei den Thin-

Clients sind die Einsparungen nur marginal. Dafür ist der administrative Aufwand

für PCs gegenüber Thin-Clients wesentlich höher.

Die Komplexität einer IT-Infrastruktur für jedes Unternehmen, verlangt eine

konkrete Messung der vorhandenen Hardware und Analyse dieser Daten um eine

Grundlage und entsprechende Entscheidungsspielräume für Neuinvestitionen zu

erkennen.

43

5 Zusammenfassung

Das Energiemanagement im IT-Bereich ist ein komplexes Thema. Es beginnt mit

dem normalen computergestützten Arbeitsplatz, der mit einer großen Anzahl von

Peripheriegeräten gekoppelt ist. Weiterhin erhöht sich die Komplexität durch das

dazugehöriges Netzwerk aus Servern und Netzwerkkomponenten, was einen

zusätzlich erhöhten Energieverbrauch zur Folge hat.

Bei den Unternehmen wurden bewusst die Daten eines PCs aus dem

Anschaffungsjahr 2003 herangezogen. In den realen Unternehmen werden teilweise

noch ältere Modelle verwendet. Durch den Austausch dieser Modelle gegen ein

neues PC-Modell, das den „Energy Star Spezifikationen“ entspricht, ist auch für ein

Unternehmen, wie Ambitio mit 50 Arbeitsplätzen, eine Einsparung wirksam möglich.

Auch konnte gezeigt werden, dass durch das vollständige Trennen vom Stromnetz

durch Steckerleisten Energieeinsparungen möglich sind. Dies lässt sich genauso für

das Unternehmen Sedulus mit deren 250 Arbeitsplätzen aufzeigen. Hier konnte

dargelegt werden, dass sogar das Nutzen der Steckerleiste mehr Energiekosten

einspart, als der Austausch durch Thin-Clients.

Die Betrachtung durch der Server sowohl mit, wie auch ohne Virtualisierung, stellt

heraus, dass für ein kleines Unternehmen durch Verringerung der Serveranzahl

wesentliche Kostensenkung und Energieersparnis herbeigeführt werden kann.

Die Energiekosten, wie sie in dieser Arbeit verwendet wurden, sind keine fixen

Werte. Die Vielzahl der Anbieter und die steigenden Energiepreise lassen selbstver-

ständlich in dieser Arbeit keine absoluten Kostenaussagen zu.

Die IT-Infrastruktur eines Unternehmens muss für die Veränderungen als Ganzes

betrachtet werden. In dieser Arbeit wurden nur durch Beispiele aufgezeigt, welches

Potenzial zur Reduzierung von Energie und Kosten in den Unternehmen steckt.

Den Energieverbrauch in den Unternehmen bewusst zu machen, Energiekosten zu

senken und auch bewusst mit den Ressourcen unserer Umwelt umzugehen, ist ein

wichtiger Anteil in unserer heutigen Gesellschaft.

44

Literatur und Quellenverzeichnis

Andreas Grabolle, Tanja Loitz; Pendos CO2-Zähler; Pendo Verlag GmbH & Co.KG;München und Zürich; 2007

Umweltbundesamt; Verbrauchertipps; Computer, Internet und CO; 2009

Patrick Schnabel; Computertechnik-Fibel; Books on Demand GmbH; 2003

Volker Hessel; Energiemanagement – Maßnahmen zur Verbrauchs- undKostenreduzierung; Siemens; 2008

Verwendete Websites

Die Top Ten der Bürogeräte; http://www.stromeffizienz.de/stromspar-service/buerogeraete-datenbank.html; (Zugriff: 21.03.2009)

Energie sparen im Unternehmen, Welche Stromkosten entstehen du