Klimaschutzteilkonzept Green IT Gutachten · Die Ausrichtung der IT-Schränke nach dem...

Klimaschutzteilkonzept Green IT Gutachten - Klimafreundliche IT-Infrastrukturen in Dortmund

Endbericht

Bearbeitung durch:

TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH

Köln, im August 2014

ii

Das Klimaschutzteilkonzept „Green IT für die städtische IT-Infrastruktur und IT-Systeme

Stadt Dortmund“ wurde durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und

Reaktorsicherheit (BMUB) gefördert. Projekttitel: „KSI: Klimaschutzteilkonzept für den

Bereich Green- IT für die städtische IT-Infrastruktur und IT-Systeme Stadt Dortmund“

(Förderkennzeichen: 03KS8008).

Auftraggeber:

Stadt Dortmund

Dortmunder Systemhaus

Deggingstr. 42

44122 Dortmund

Bearbeitung durch:

TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH

Am Grauen Stein

51105 Köln

Tel.: 0221 806 4279

www.tuv.com/de/greenit

Projektleitung: Florian Grießl

Projektmitarbeiter: Ralf Kober, Daniel Bröhl

Projektnummer: 21225865

Hinweis: Soweit in diesem Bericht personenbezogene Bezeichnungen im Maskulinum

stehen, wird diese Form verallgemeinernd verwendet und bezieht sich auf beide

Geschlechter.

http://www.tuv.com/de/greenit

Inhaltsangabe

1

Inhaltsangabe

Einleitung .............................................................................................................................. 2

1. Analyse des Ausgangszustandes ................................................................................... 3

1.1 Datenauslagerungsstandort ..................................................................................... 3

1.2 Dezentrale Technikräume ........................................................................................ 5

2. Energie- und CO2-Bilanz ...............................................................................................10

2.1 Datenauslagerungsstandort ................................................................................... 10

2.2 Dezentrale Technikräume ...................................................................................... 11

2.3 Rechenzentrum ...................................................................................................... 12

2.4 PC-Systeme ........................................................................................................... 12

2.5 Zusammenfassung ................................................................................................. 13

3. Potentialanalyse ............................................................................................................14



4. Maßnahmenkatalog .......................................................................................................22



4.3 Rechenzentrum ...................................................................................................... 28

4.4 IT-Arbeitsplätze und periphere Geräte ................................................................... 38

4.5 Zusammenfassung ................................................................................................. 47

5. Begleitende Maßnahmen ..............................................................................................49

6. Zusammenfassung ........................................................................................................50

Quellenverzeichnis ...............................................................................................................51

Abbildungsverzeichnis ..........................................................................................................52

Tabellenverzeichnis ..............................................................................................................53

2

Einleitung

Der Klimawandel stellt eine der größten Herausforderungen der Menschheit im 21.

Jahrhundert dar. Die internationale Gemeinschaft hat sich darauf geeinigt, eine Erhöhung

der globalen Erwärmung um maximal 2°C nicht zu überschreiten. Dies erfordert radikale

Einschnitte beim Ausstoß von Treibhausgasen. Wissenschaftliche Untersuchungen des

Weltklimarats zeigen, dass dazu eine Minderung klimaschädlicher Emissionen von 80-95%

bis zum Jahr 2050 gegenüber Werten von 1990 erfolgen muss. Obwohl die Diskussion um

verbindliche Klimaschutzziele auf internationaler Ebene stockt, nehmen viele nationale und

lokale Regierungen ungeachtet dessen Klimaschutzarbeiten im Rahmen ihrer eigenen

Möglichkeiten auf.

So hat die deutsche Bundesregierung sich zum Ziel gesetzt, ihre Treibhausgasemissionen

bis zum Jahr 2020 um 40 % und bis 2050 um 80-95 % gegenüber dem Basisjahr 1990 zu

reduzieren. Im Januar 2013 beschloss die Landesregierung Nordrhein Westfalens (NRW) als

erstes Bundesland ein eigenes Klimaschutzgesetz. Hier liegen die

Emissionsminderungsziele bei 25 % bis 2020 bzw. 80-95 % bis 2050. Dieses

Klimaschutzgesetz in NRW ermächtigt die Landesregierung dazu, eine Verordnung zu

verfassen, die die Kommunen in NRW in Zukunft zur Erstellung von kommunalen

Klimaschutzgesetzen verpflichtet.

Die Stadt Dortmund hat sich den ambitionierten Zielen der Bundesregierung angeschlossen

und sich im Mai 2008 das Klimaschutzziel gesetzt, die CO2-Emission bis 2020 um 40 %

gegenüber 1990 zu reduzieren.

Ergänzung der Klimaschutzarbeit um ein Klimaschutzteilkonzept –

Klimafreundliche IT-Infrastrukturen in Dortmund

Die Stadt Dortmund hat im Hinblick auf den Klimaschutz in den vergangenen Jahren bereits

zahlreiche Aktivitäten und Initiativen durchgeführt. Im Rahmen des „Handlungsprogramms

Klimaschutz 2020 in Dortmund“ wurden die Teilprojekte Handlungsprogramm Klimaschutz,

die Entwicklung eines Dienstleistungszentrums Energieeffizienz (DLZE) sowie die

Entwicklung von Strategien für den Ausbau erneuerbarer Energien und zur Verbesserung

der Wärmeinfrastruktur definiert.

Ein Teilbereich des Handlungsprogramms Klimaschutz bildet wiederum das Thema des

energieeffizienten Betriebs von IT-Infrastrukturen („Green IT“), die als eine wesentliche

Maßnahme zur Erreichung der Klimaschutzziele der Stadt Dortmund identifiziert wurde.

Als Ergänzung eines bereits im Jahr 2012 erstellten Gutachtens mit Fokus auf den

energieeffizienten Betrieb des Rechenzentrums sowie der IT-Arbeitsplätze wurde das

vorliegende Gutachten zur Untersuchung des Datenauslagerungsstandorts sowie der

dezentralen Technikräume mit weiteren IT-Komponenten in Auftrag gegeben. Auf Grundlage

der Auswertung bereits erhobener Daten, der Durchführung von Begehungen sowie

Messungen wurde der Ausgangszustand erhoben sowie Maßnahmen zur Energieeinsparung

für die dezentralen IT-Räume und den Datenauslagerungsstandort entwickelt. Die

Ergebnisse für den gesamten IT-Bereich werden in dem vorliegenden Gutachten konsolidiert

dargestellt. Das Ziel des Gutachtens ist eine Reduzierung der durch den Betrieb der IT

bedingten Treibhausgasemissionen um 40% bis 2020 gegenüber dem Wert von 2010.

3

1. Analyse des Ausgangszustandes

In diesem Kapitel wird die Methodik zur Datenerhebung und Analyse dargestellt sowie der

Ausgangszustand für die einzelnen Bereiche der IT-Infrastruktur beschrieben. Darüber

hinaus werden bereits umgesetzte sowie geplante Maßnahmen aufgeführt, die einen

potentiellen Einfluss auf den energieeffizienten Betrieb der IT haben, wenngleich sie nicht

vollständig mit der primären Motivation der Verbrauchsreduzierung geplant bzw.

durchgeführt wurden.

Das Dortmunder Systemhaus „dosys.“ ist der IT-Dienstleister für die Stadtverwaltung

Dortmund und betreibt in dieser Funktion die IT-Infrastruktur für die städtischen

Einrichtungen. Die IT-Infrastruktur besteht aus einem zentralen Rechenzentrum, einem

Datenauslagerungsstandort, 361 dezentralen Technikräumen mit weiteren IT-Komponenten

sowie 6.600 IT-Arbeitsplätzen mit entsprechenden peripheren Geräten.

1.1 Datenauslagerungsstandort

Der Datenauslagerungsstandort bzw. das Ausfallrechenzentrum befindet sich in einem

Gebäude der DOKOM21 in Dortmund. Dieser erfüllt primär den Zweck, die erfolgten

Datensicherungen im zentralen Rechenzentrum an einem zweiten Standort vorzuhalten, um

im Katastrophenfall des primären Rechenzentrums die erforderlichen Anwendungen zeitnah

wieder zur Verfügung stellen zu können.1

Für den Datenauslagerungsstandort wurde seitens des Auftraggebers eine Liste mit

vorhandenen IT-Komponenten übergeben. Darüber hinaus erfolgte am 07. August 2014 eine

Begehung durch den Auftragnehmer in Begleitung von Mitarbeitern des Dortmunder

Systemhauses, um die Datenlage zu verifizieren und weitere Informationen zum

energetischen Ausgangszustand zu ermitteln.

Die Klimatisierung und Stromversorgung unterliegt dem Verantwortungsbereich des

Betreibers DOKOM21 und befindet sich demnach außerhalb der Einflussgrenzen des

Mieters dosys.

Die durch dosys. angemietete IT-Stellfläche beträgt ca. 45 m² und ist durch Gitterwände von

den übrigen vermieteten Stellflächen anderer Kunden abgetrennt. Insgesamt weist der Raum

eine Fläche von ca. 200 m² auf und wird von einem Umluftklimagerät mit Kaltluft versorgt, die

im oberen Bereich in den Raum eingeblasen wird. Die Zulufttemperatur des

Umluftklimagerätes lag bei der Begehung bei 12,7 °C, die Wasservorlauftemperatur betrug

ca. 6 °C. Die Rücklufttemperatur am Klimagerät lag bei ca. 18,2 °C. Diese Werte liegen weit

unterhalb empfohlener Betriebsbedingungen für Serverräume und deuten auf eine

unzureichende Luftversorgung des IT-Equipments durch die vorhandene Klimatechnik und

einen übermäßig hohen Strombedarf hin.

Das IT-Equipment wird über eine zentrale Anlage zur Sicherstellung der

unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) gegen Netzausfälle oder

Spannungsschwankungen geschützt. Die Kabelführung im Raum erfolgt über den

Doppelboden, der nicht für die Luftzuführung zu den Serverschränken genutzt wird.

1 Stadt Dortmund, 2011

4

Abbildung 1: Links: IT-Equipment im Datenauslagerungsstandort, Rechts: Umluftklimagerät.

Der Datenauslagerungsstandort ist zum Zeitpunkt der Begehung am 07. August 2014

lediglich gering mit IT-Equipment bestückt, das sich auf 6 Schränke verteilt. Ein Bandroboter,

der sich noch in einem Technikraum am Standort Deggingstraße befindet, soll künftig in den

Datenauslagerungsstandort verlegt werden.

Erkenntnisse für den Datenauslagerungsstandort:

Die derzeitige Bestückung des Datenauslagerungsstandorts mit IT-Equipment ist im

Verhältnis zur vorhandenen Fläche vergleichsweise gering und liegt bei ca. 1,5 kW

IT-Nennleistung

Die Versorgung des Raumes erfolgt über direkte Luftzuführung in den Raum durch

ein Umluftklimagerät

Es liegt keine geordnete Luftführung im Raum vor, z. B. über einen Doppelboden und

perforierte bzw. einstellbare Doppelbodenplatten sowie die Einhausung von Kalt-

oder Warmgängen

Es werden keine Blenden zur Vermeidung von Kalt- und Warmluftkurzschlüssen an

leeren Schrankeinschüben verwendet

Die Ausrichtung der IT-Schränke nach dem Kaltgang-Warmgang-Prinzip ist nicht

einheitlich2

Das Alter des Rechenzentrums, die Betriebsdaten der Raumklimatisierung sowie das

Raumlayout deuten auf einen hohen Stromverbrauch für die Stützleistung zum

Betrieb des Rechenzentrums hin; geschätzter, konservativ betrachteter PUE-Wert3

ca. 2,2, d. h. für den Betrieb von 1 kW IT-Hardware müssen zusätzlich ca. 1,2 kW

zusätzliche Leistung für Kälteerzeugung und –verteilung, Betrieb der

Umluftklimageräte, USV-Leistungsverluste, etc. aufgebracht werden

Messdaten zum elektrischen Energiebedarf des Datenauslagerungsstandortes liegen

nicht vor

2 siehe Abbildung 1: rechter Schrank

3 PUE: Power Usage Effectiveness. Der PUE ist eine bevorzugte Kennzahl zur Bewertung der

Energieeffizienz von Rechenzentren und wird gebildet aus dem elektrischen Gesamtenergiebedarf des Rechenzentrums dividiert durch den elektrischen Energiebedarf der IT-Geräte im Rechenzentrum.

5

1.2 Dezentrale Technikräume

Zur Vernetzung von Büroarbeitsplätzen, Rechenzentrum und Datenauslagerungsstandort

betreibt dosys. 361 dezentrale Technikräume mit weiteren Servern und

Netzwerkkomponenten in 118 städtischen Liegenschaften.

Für die Analyse der Ausgangssituation wurde seitens des Auftraggebers eine Excel-Datei mit

Anschrift, Raumattributen und Daten zur Klimatisierung übergeben. Demnach wurden etwa

55% der Räume im Rahmen einer Begehung durch den Auftraggeber erfasst und

entsprechende Daten zu oben genannten Kategorien aufgenommen. Darüber hinaus wurde

eine weitere Liste mit den in dezentralen Technikräumen vorhandenen IT-Geräten zur

Verfügung gestellt, die teilweise die jeweilige maximale elektrische Leistungsaufnahme und

Wärmeabgabe für die einzelnen Gerätetypen gemäß Datenblättern ausweist. Die

Vervollständigung dieser Daten wurde durch den Auftragnehmer vorgenommen.

Im Rahmen einer Begehung am 07.08.2014 wurden exemplarische Räume nachstehender

Liegenschaften begutachtet und entsprechende Daten aufgenommen:

Stadthaus Dortmund, Südwall 2-4

Dortmunder U, Brinkhoffstraße 4

Stadtplanungs- und Bauordnungsamt, Burgwall 14

Des Weiteren wurde am 20.08.2014 im Stadthaus, Südwall 2-4, eine punktuelle Messung

der elektrischen Leistungsaufnahme einzelner Räume bzw. Verbraucher durchgeführt.

Auf Grundlage der verfügbaren Daten ergibt sich nachfolgende Übersicht zum Bestand von

IT-Geräten in den Kategorien Server, Switches und Sonstige Geräte, z. B. Router oder

einzelne USV-Systeme, und deren kumulierte, maximale elektrische Leistungsaufnahme

gemäß Datenblättern.

Server Switches Sonstige IT-

Geräte

Summe

Anzahl [Stk.] 54 348 181 583

Anteil [%] 9,3 59,7 31,0 100,0

Pmax. [kW] 25,7 76,8 6,5 109,0

Tabelle 1: Übersicht der IT-Geräte in den dezentralen Technikräumen.

Die 361 Technikräume befinden sich in 118 städtischen Liegenschaften und wurden gemäß

der übergebenen Liste bereits teilweise durch den Auftraggeber begangen und relevante

Daten zur Ermittlung des elektrischen Energiebedarfs sowie damit verbundenen CO2-

Emissionen erhoben. Auf Grundlage der vorliegenden Informationen wird davon

ausgegangen, dass etwa 30% der 361 Räume klimatisiert werden und ca. 50% der Räume

Fenster aufweisen.

Die klimatisierten Technikräume umfassen in der Regel ein Umluftklimagerät zur Abführung

der Kühllast aus dem Raum sowie zwei IT-Schränke, die luftseitig nicht getrennt sind. Der

am häufigsten vorgefundene Schranktyp ist an der Vorderseite mit einer Glastür versehen

und verfügt über ein Lüftersystem im Sockelbereich des Schrankes, das entsprechend der

eingestellten Soll-Temperatur das Klima im Schrank regelt.

6

Abbildung 2: Links: Umluftklimagerät in Technikraum, Stadthaus A 6. OG 655 (Etagenverteiler). Rechts: Exemplarisches Lüftersystem im IT-Schrank, Stadthaus A.02.406 (Netzinfrastrukturraum).

Abbildung 3: Exemplarischer IT-Schrank, Stadthaus A 6. OG 655 (Etagenverteiler).

Neben der schrankinternen Regelung des Klimas für das IT-Equipment befindet sich in den

Räumen ein weiteres Thermostat mit der Möglichkeit zur manuellen Einstellung von Soll-

Temperatur und einer dreistufigen Ventilatordrehzahl.

7

Abbildung 4: Links: Thermostat zur Regelung des Raumklimas. Rechts: Thermostat zur Regelung des Schrankklimas.

Auf Grundlage der verfügbaren Daten wird im Folgenden davon ausgegangen, dass etwa

108 Raumklimageräte sowie 216 interne Schranklüfter in den dezentralen Technikräumen

vorhanden sind.

Um ein detailliertes Bild von dem elektrischen Energiebedarf eines exemplarischen

dezentralen Technikraums zu erhalten, wurden am 20.08.2014 punktuelle Messungen der

elektrischen Leistungsaufnahme der einzelnen Verbraucher durchgeführt. Hierzu wurde ein

Leistungsmessgerät des TÜV Rheinland, Fabrikat Chauvin Arnoux C.A 8332B zur Analyse

von ein- oder dreiphasigen Netzen verwendet. Nachstehende Tabelle 2 fasst die

Messergebnisse der punktuellen Aufnahme der elektrischen Leistungsaufnahme einzelner

Abgänge bzw. Verbraucher zusammen.

IT-Leistung 0,56 kW

Umluftklimagerät 0,81 kW

Lüftersystem Schrank 1 0,35 kW

Lüftersystem Schrank 2 0,195 kW

Gesamt 1,915 kW

Tabelle 2: Messergebnisse zur elektrischen Leistungsaufnahme eines exemplarischen Technikraums, Stadthaus A 6. OG 607 (Etagenverteiler)

Die abzuführende Kühllast gemäß Tabelle 2 wurde im Wesentlichen durch einen Switch

Fabrikat Cisco Catalyst 3560 mit 48 PoE-Ports, davon 41 belegt, erzeugt.

8

Erkenntnisse für die dezentralen Technikräume:

Etwa 30% der Technikräume werden klimatisiert, dies entspricht 108 Räumen

Etwa 50% der Technikräume bzw. 180 Räume verfügen über Fenster

Die Technikräume sind in der Regel nur gering mit aktiven IT-Komponenten bestückt

und weisen daher nur eine geringe abzuführende Wärmelast auf, ein Etagenverteiler

verfügt meist über 1-2 Switche und passive Komponenten in zwei IT-Schränken

Die eingestellte Soll-Temperatur für die Raumklimatisierung variiert sehr stark und

liegt zum Teil deutlich unter 20°C

Die manuell einstellbare Ventilatordrehzahl der Raumklimatisierung ist in der Regel

auf die maximale Drehzahl eingestellt4

Der Schrankaufbau mit Glastür und integrierter Temperaturregelung eignet sich für

die Abführung hoher thermischer Lasten, die inzwischen in den IT-Schränken nicht

mehr vorhanden sind

Die Umluftklimageräte müssen durch die frontseitige Glastür der Schränke,

Schranklüfter, Filter der Schranklüfter hohe Widerstände überwinden, um die Luft zu

dem IT-Equipment zu transportieren

Die Messergebnisse lassen auf einen unverhältnismäßig hohen Energiebedarf für die

Klimatisierung der Räume schließen, da zur Abführung der Kühllast von etwa 0,56

kW5 bzw. 1.911,26 BTU/h6 eine elektrische Leistungsaufnahme von insgesamt 1,36

kW für den Betrieb des Raumklimagerätes und der zwei internen

Schranklüftereinheiten erforderlich ist.7

Für das Raumklimagerät sowie die Schranklüfter bedeutet dies auf Grundlage der

aufgenommenen Messdaten eine Energy Efficiency Ratio8 von ca. 1,4 zur Abführung

der Kühllast aus dem Raum.

Die Räume sind nahezu vollständig mit energiesparenden Leuchtmitteln ausgestattet

Die Klimageräte sind in der Regel nicht eindeutig identifizierbar, da kein Typenschild

vorhanden ist. Der Einbau der Geräte erfolgte nach Auskunft der

Liegenschaftsbetreuung zwischen 1999 und 2004. Als Referenz wird daher ein

Multisplit-Raumklimagerät aus dem Jahr 2002 zu Grunde gelegt, die im Mittel einen

EER-Wert von 2,5 aufweisen.9 Unter einem Multisplit-Gerät versteht man eine

4 Stufe 3

5 Entspricht der gemessenen elektrischen Leistungsaufnahme des IT-Gerätes gemäß Tabelle 2.

6 BTU: British thermal unit, 1.000 BTU/h ≈ 293 Watt

7 Siehe Tabelle 2

8 Die Energy Efficiency Ratio, Abk. EER, ist eine bevorzugte Kennzahl zur Bewertung der

Energieeffizienz des Kühlbetriebes von Klimaanlagen und wird berechnet aus der Kälteleistung in BTU/h dividiert durch die elektrische Leistungsaufnahme in Watt. Je höher der Wert für ein Klimagerät, desto besser ist die Energieeffizienz. 9 Vgl. ECODESIGN, 2008. Im Vergleich hierzu müssen aktuell im Markt erhältliche Geräte seit

01.01.2014 mindestens einen EER-Wert von ca. 3,9 erreichen.9 Die derzeit bestverfügbare Technik

für Multisplit-Raumklimageräte erreicht EER-Werte um 6,0.

9

Außeneinheit zur Abgabe der aufgenommenen Wärme an die Außenluft und mehrere

daran angeschlossene Innengeräte zur Klimatisierung verschiedener Räume.

Neben Multisplit-Geräten sind Gebläsekonvektoren (Fan Coils) vorzufinden, die an

ein wasserführendes, zentrales Rohrleitungssystem angeschlossen sind. Sie

bestehen aus einem Antriebsmotor, Ventilator, Wärmetauscher und Filter und sind in

der Regel dreistufig ausgeführt, um diese im Teillastbetrieb bei reduzierter Luftmenge

mit geringerer elektrischer Leistungsaufnahme betreiben zu können. Für das

Referenzgerät Gebläsekonvektor wird ein dem Multisplit-Raumklimagerät identischer

Faktor für die Verbesserung der Energieeffizienz zu Grunde gelegt, d. h. seit 2002

wurde die Energieeffizienz der Geräte etwa um den Faktor 2,5 verbessert.10

10

Vgl. ECODESIGN, 2012

10

2. Energie- und CO2-Bilanz

Für die IT-Infrastruktur wurde nachstehende Energie- und CO2-Bilanz erstellt, um eine

transparente Übersicht über den derzeitigen elektrischen Energiebedarf und die damit

verbundenen CO2-Emissionen zu erhalten sowie Bereiche mit besonderem Handlungsbedarf

zu identifizieren, um die zukünftige Entwicklung weiterhin verfolgen zu können. Die Bilanz

wird für das Jahr 2012 aufgestellt, da für den vorangegangenen Zeitraum keine belastbaren

Daten zum elektrischen Energiebedarf sowie IT-Inventar vorliegen.


Die Berechnung des elektrischen Energiebedarfs und der damit verbundenen CO2-

Emissionen für den Datenauslagerungsstandort erfolgt unter Berücksichtigung der im

Rahmen der Begehung aufgenommenen Informationen zum IT-Equipment sowie einer

Schätzung der erforderlichen elektrischen Stützleistung für den Betrieb der Klimatisierung

und Verlustleistungen der Anlangen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung. Belastbare

Informationen zum Energiebedarf des Datenauslagerungsstandorts in Form von Messwerten

oder Verbrauchsabrechnungen liegen nicht vor.

Folgende Annahmen liegen der Berechnung zu Grunde:

Angesichts der im Rahmen der Begehung festgestellten Betriebsdaten der

Raumklimatisierung und des Alters des Rechenzentrums wird von einem konservativ

geschätzten PUE-Wert von ca. 2,18 für das gesamte Rechenzentrum ausgegangen,

d. h. für den Betrieb von 1 kW IT-Leistung sind weitere 1,18 kW Leistung für

Klimatisierung und Verlustleistungen der USV-Anlagen erforderlich

Der Wirkungsgrad der zentralen USV-Anlage wird auf 85% geschätzt

Anzahl

[Stk.]

Max. Leistung

[kW]

Auslastung /

Belegung [%]

Stromverbrauch

pro Jahr [kWh]

CO2-Emissionen

pro Jahr [t]11

Server 6 0,9 50,0 3.942,0 2,2

Storage 3 0,6 50,0 2.759,4 1,6

Klimatisierung 6.701,4 3,8

USV-Anlage 1.182,6 0,7

Summe 14.585,4 8,3

Tabelle 3: Energie- und CO2-Bilanz für den Datenauslagerungsstandort im Jahr 2012.

11

Auf Grundlage des Emissionsfaktors der DEW21 ohne Ökostromprodukte 2012: 568 g/kWh

11


Die Ermittlung des Energiebedarfs der dezentralen Technikräume stützt sich im

Wesentlichen auf die Informationen zum aktuellen Bestand des IT-Equipments im Juli 2014,

Datenblättern der einzelnen IT-Geräte, IT-Netzplänen von ausgewählten Liegenschaften,

Messungen der elektrischen Leistungsaufnahme exemplarischer Technikräume sowie

Erkenntnissen der Begehung verschiedener Liegenschaften.

Folgende Sachverhalte und Annahmen liegen der Berechnung zu Grunde:

Die durchschnittliche Auslastung der Server wird mit 50% der maximalen

Leistungsaufnahme angesetzt

Auf Basis der übergebenen IT-Netzpläne für die Standorte Stadthaus Südwall 2-4,

Stadtplanungs- und Bauordnungsamt Burgwall 14, Dortmunder U Brinkhoffstraße 4

und der Feuerwache Steinstraße 25 ergibt sich eine durchschnittliche Belegung der

Switche von etwa 70%, die für den weiteren Switches ebenfalls zu Grunde gelegt

wird

Für die dezentralen USV-Geräte wird ein Wirkungsgrad von 80% angenommen

Die Ergebnisse der Messungen in einem dezentralen Technikraum des Stadthauses,

Südwall 2-4, werden für alle 108 klimatisierten Räume zu Grunde gelegt, d. h. 108

Raumklimageräte mit elektrischen Leistungsaufnahme von jeweils 0,81 kW sind

durchgängig in Betrieb und 216 Schranklüftereinheiten mit einer durchschnittlichen

Leistungsaufnahme von jeweils 0,27 kW sind etwa 50% der Zeit in Betrieb, um die

durch das IT-Equipment erzeugte Kühllast aus den Räumen abzuführen

Nicht im Betrachtungsumfang der Berechnung der Energie- und CO2-Bilanz enthalten

ist der Energiebedarf für die zentrale Kaltwassererzeugung durch Kältemaschinen

sowie Kaltwasserverteilung in einem Rohrleitungssystem bis zu den

Raumklimageräten in den Technikräumen, da eine eindeutige Abgrenzung von

weiteren Kälteabnehmern in den Gebäuden, z. B. für die Büroklimatisierung, auf

Grund nicht vorhandener Daten zur Abnahmeverteilung sowie dem elektrischen

Energiebedarf für die zentrale Kälteerzeugung und -verteilung nicht möglich ist

Anzahl

[Stk.]

Max. Leistung

[kW]

Auslastung /

Belegung [%]

Stromverbrauch

pro Jahr [kWh]

CO2-Emissionen

pro Jahr [t]

Server 54 25,7 50,0 112.520,6 63,9

Switche 348 76,8 70,0 470.870,1 267,5

Sonstige 181 6,5 50,0 28.432,8 16,1

Klimatisierung 1.021.766,0 580,4

USV-Systeme 10 13.753,2 7,8

Summe 1.640.466,5 931,8

Tabelle 4: Energie- und CO2-Bilanz für die dezentralen Technikräume im Jahr 2012.

12

2.3 Rechenzentrum

Das zentrale Rechenzentrum der Stadt Dortmund befand sich im Jahr 2012 noch am

Standort Deggingstraße und wurde im Laufe des Jahres 2013 in ein Rechenzentrum der

DOKOM21 in Dortmund-Hörde verlagert.

Im Rahmen eines Workshops von dosys und dem Unternehmen erecon AG12 wurden Anfang

2012 die Teilbereiche Rechenzentrum und PC-Systeme untersucht und konkrete

Maßnahmen zur Energieeinsparung beim Betrieb dieser IT-Infrastrukturen entwickelt.

Im Zuge dieses Gutachtens wurde ebenfalls der elektrische Energiebedarf für den Betrieb

des Rechenzentrums am vormaligen Standort Deggingstraße erhoben. Zum Rechenzentrum

zählten in diesem Zusammenhang der Serverraum, der Bandroboter-Raum, der Raum mit

Speicherplatten und die Zentrale. Ausgehend von dem jeweils maximalen Nennwert der

elektrischen Leistungsaufnahme der IT-Komponenten gemäß Datenblättern sowie der

Annahme einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von 50% der Nennleistung der IT-

Geräte erfolgte eine Hochrechnung des elektrischen Energiebedarfs für die IT-Geräte gemäß

nachfolgender Tabelle 5. Auf Grund nicht vorliegender Messwerte der elektrischen

Leistungsaufnahme bzw. Energiebedarfs für die Klimatisierung der RZ-Räume sowie

Verluste der Anlagen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung des IT-Equipments wurden

diese Jahresstromverbrauchswerte geschätzt.

Stromverbrauch pro Jahr [kWh] CO2-Emissionen pro Jahr [t]

IT-Systeme 1.750.000,0 994,0

Klimatisierung 1.500.000,0 852,0

USV-Systeme 300.000,0 170,4

Summe 3.550.000,0 2.016,4

Tabelle 5: Energie- und CO2-Bilanz für das Rechenzentrum im Jahr 2012.

Im Vergleich zu den geschätzten Werten für das Jahr 2012 nach Tabelle 5 liegen für die

Jahre 2009 und 2010 abgerechnete Stromverbrauchswerte für den Betrieb der IT-Systeme

vor, die mit 1.040 MWh bzw. 1.060 MWh einen um etwa 40% geringeren elektrischen

Energiebedarf ausweisen.

2.4 PC-Systeme

Das Gutachten der erecon AG umfasst neben dem Rechenzentrum eine Betrachtung des

jährlichen Stromverbrauchs der 6.600 PC-Systeme und Handlungsempfehlungen für weitere

periphere Geräte, wie Monitore und Drucker.13 Auf Grundlage der maximalen Nennleistung

der Netzteile zwischen 220 Watt und 300 Watt sowie einer angenommenen

durchschnittlichen elektrischen Leistungsaufnahme von 50 Watt je Gerät ergibt sich für die

6.600 PC-Systeme ein geschätzter Jahresstrombedarf gemäß Tabelle 6. Es wird in diesem

Zusammenhang zu Grunde gelegt, dass eine automatische Nachtabschaltung bei

geeigneten Geräten nicht eingerichtet ist und eine Schulung oder systematische Information

der Nutzer über Maßnahmen zur Einsparung von Energie bei IT-Endgeräten nicht

durchgeführt wurde.

12

erecon AG, 2012 13

erecon AG, 2012

13


PC-Systeme 2.890.800,0 1.642,0

Tabelle 6: Energie- und CO2-Bilanz für PC-Systeme im Jahr 2012.

2.5 Zusammenfassung

Zusammenfassend ergibt sich für die Bereiche Datenauslagerungsstandort, dezentrale

Technikräume, Rechenzentrum und PC-Systeme folgende Verteilung des jährlichen

elektrischen Energiebedarfs und der damit verbundenen CO2-Emissionen.


Datenauslagerungsstandort 14.585,4 8,3

Dezentrale Technikräume 1.640.466,5 931,8

Rechenzentrum 3.550.000,0 2.016,4

PC-Systeme 2.890.800,0 1.642,0

Summe 8.095.851,9 4.597,4

Tabelle 7: Zusammenfassung der Energie- und CO2-Bilanzen im Jahr 2012.

Nachfolgende Abbildung 5 zeigt die prozentuale Verteilung des elektrischen Energiebedarfs

und der damit verbundenen CO2-Emissionen auf die einzelnen Bereiche der IT-Infrastruktur

der Stadt Dortmund.

Abbildung 5: Verteilung der CO2-Emissionen auf die einzelnen IT-Bereiche im Jahr 2012.

14

3. Potentialanalyse

Nach Erfassung der Basisdaten sowie Berechnung des elektrischen Energiebedarfs und der

CO2-Emissionen wird im Folgenden eine Potentialanalyse durchgeführt. Ziel dieser Analyse

ist es, Bereiche mit prioritärem Handlungsbedarf und großem Einsparpotenzial zu

identifizieren und dies für die IT-Infrastrukturbereiche Datenauslagerungsstandort und

dezentrale Technikräume darzustellen. Die Potentialanalyse basiert im Wesentlichen auf den

Ergebnissen der Energie- und CO2-Bilanz sowie Erkenntnissen aus den Begehungen und

Messungen der elektrischen Leistungsaufnahme einzelner Verbraucher in den dezentralen

Technikräumen.


Im Rahmen der Analyse der Ausgangssituation für den Datenauslagerungsstandort wurden

nachfolgend beschriebene Ansätze zur Reduzierung des elektrischen Energiebedarfs

identifiziert.

3.1.1 Handlungsfeld Rechenzentrumsbetrieb

Analyse der Ist-Situation:

Die Bestandsaufnahme und Analyse des Datenauslagerungsstandortes lassen auf eine sehr

energieintensive Betriebsweise des Rechenzentrums schließen. Dies ist im Wesentlichen

zurückzuführen auf die Betriebsparameter der Klimatisierung, die für das dem

Umluftklimagerät zugeführte Kaltwasser eine Temperatur von ca. 6°C und für die dem Raum

zugeführte Luft eine Temperatur von ca. 12°C aufweisen. Darüber hinaus entsprechen

Anordnung und Aufbau der IT-Schränke sowie die Luftführung im Raum nicht durchgängig

den Empfehlungen für den energieeffizienten Betrieb von Rechenzentren.

Potentialanalyse:

Der energieoptimierte Betrieb eines Rechenzentrums zeichnet sich unter anderem durch

folgende Eigenschaften aus:

Einheitliche Anordnung der IT-Schränke nach dem Warmgang-Kaltgang-Prinzip, d. h. die

Schrankreihen werden Frontseite gegen Frontseite und Rückseite gegen Rückseite

aufgestellt, um in den jeweiligen Gängen einheitliche Temperaturniveaus zu

gewährleisten und eine Vermischung von Kaltluft und Warmluft zu vermeiden. Dies führt

zu einer verbesserten Versorgung des IT-Equipments mit Kaltluft sowie einer Erhöhung

der Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Abluft aus dem Raum. Letzteres reduziert

wiederum die für die Abführung der Kühllast erforderliche Luftmenge und entsprechend

den elektrischen Energiebedarf der Umluftklimageräte.

15

Abbildung 6: Kaltgang-Warmgang-Anordnung von Rackreihen mit Luftzuführung über einen Doppelboden (Seitenansicht)

Geordnete Luftführung vom Umluftklimagerät zum IT-Equipment, z. B. über einen

Doppelboden und perforierte bzw. einstellbare Doppelbodenplatten sowie die

Einhausung von Kalt- oder Warmgängen14

Verwendung von Blenden bzw. Blindblechen an leeren Einschüben der Racks zur

Vermeidung von Kalt- und Warmluftkurzschlüssen und Luftdurchmischung

Empfohlene Betriebsparameter der Klimatisierung liegen für die IT-Zulufttemperatur

bei ca. 24°C und einer entsprechenden Kaltwassertemperatur von etwa 18°C

Der Wirkungsgrad der USV-Anlage liegt bei etwa 92%, d.h. pro 1 kW USV-

Eingangsleistung fallen etwa 0,08 kW Verlustleistungen an

Für Klimatisierung und Anlagen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung liegen keine

detaillierten Informationen sowie Messdaten zum elektrischen Energiebedarf vor, da diese in

Verantwortung des Betreibers DOKOM21 liegen. Für die Potentialermittlung des

Datenauslagerungsstandortes im Hinblick auf einen energieoptimierten Betrieb mit oben

beschriebenen Eigenschaften wird daher im Folgenden von einem konservativ geschätzten

PUE-Wert für das derzeit genutzte Rechenzentrum von ca. 2,18 ausgegangen. Im Vergleich

hierzu wird ein Rechenzentrum mit einem hohen Niveau der Energieeffizienz

gegenübergestellt, das einen PUE von 1,5 aufweist. Auf Grundlage des elektrischen

Energiebedarfs der derzeit installierten IT-Komponenten der Stadt Dortmund von ca. 6.701,4

kWh15 pro Jahr und den PUE-Werten für energieintensiven und energieoptimierten Betrieb

wird das Einsparpotential für den Datenauslagerungsstandort ermittelt.

Stromverbrauch pro

Jahr [kWh]

CO2-Emissionen

pro Jahr [t]16

2012 14.585,4 8,3

Klimaschutzszenario 2020 10.052,1 5,7

Einsparpotential 4.533,3 2,6

Tabelle 8: Potentialermittlung für den energieoptimierten Rechenzentrumsbetrieb .

14

Abdichtung des Warm- oder Kaltgangs mit Abdeckungen sowie Türen an den Stirnseiten 15

Vgl. Tabelle 3 16

Emissionsfaktor der DEW21 ohne Ökostromprodukte 2012: 568 g/kWh

16

Abbildung 7: CO2-Einsparpotential für den Datenauslagerungsstandort.

Da es sich um eine angemietete Fläche in einem Rechenzentrum der DOKOM21 handelt,

der damit der Betrieb der Klimatisierung sowie Anlagen zur Sicherstellung einer

unterbrechungsfreien Stromversorgung obliegt, bestehen für dosys jedoch begrenzte

kurzfristige Handlungsspielräume zur Senkung des elektrischen Energiebedarfs und der

damit verbundenen CO2-Emissionen. Einzig eine grundlegende Modernisierung des

Rechenzentrums durch den Betreiber oder ein Umzug des IT-Equipments in ein

Rechenzentrum mit energieoptimiertem Betrieb lassen eine maßgebliche Reduzierung des

elektrischen Energiebedarfs erwarten.


Im Rahmen der Bestandsaufnahme und Analyse der dezentralen Technikräume wurden

folgende Feststellungen getroffen und daraus Ansätze zur Optimierung des elektrischen

Energiebedarfs und der damit verbundenen CO2-Emissionen abgeleitet.

3.2.1 Handlungsfeld IT-Equipment

a) Einsatz intelligenter Switches


In den dezentralen Technikräumen sind im Wesentlichen Switches als zentrale

Netzwerkkomponenten zur Vernetzung der PC-Systeme und Rechenzentren vorzufinden.

Nahezu alle der derzeit im Einsatz befindlichen Switch-Modelle verbrauchen auch in den

Zeiten Strom, wenn kein Datenverkehr vorliegt.

Potentialanalyse:

Intelligente Switche verfügen hingegen über Energiesparfunktionen, um bei nicht

vorhandenem Datenverkehr in einen Ruhemodus zu wechseln oder einzelne Ports17 in einen

Standby-Modus zu überführen und bei aufkommendem Datenverkehr wieder zu aktivieren.

Darüber hinaus sind intelligente Switches in der Lage, die Leitungslänge der

17

Port: Bestandteil eines Switch für den Anschluss eines Netzwerkkabels zur Verbindung mit einem Rechner.

17

angeschlossenen Kabel an den einzelnen Ports zu erkennen und die Leistung zur Sendung

der Datensignale entsprechend anzupassen.

Zur Ermittlung des Einsparpotentials durch vollständigen Ersatz der derzeit eingesetzten

Switch-Typen durch intelligente Switches mit Funktionen zur Energieeinsparung bei nicht

vorhandenem Datenverkehr werden folgende Rahmenbedingungen und Annahmen zu

Grunde gelegt:

In den dezentralen Technikräumen sind derzeit 348 Switches im Einsatz, die gemäß

Datenblättern eine gesamte maximale elektrische Leistungsaufnahme von 76,8 kW

aufweisen

Auf Grundlage der vorhandenen IT-Netzpläne für exemplarische Liegenschaften der

Stadt der Dortmund ist ein Switch mit durchschnittlich 70% der vorhandenen Ports

belegt und nimmt im Betrieb entsprechend durchschnittlich 70% der maximalen

elektrischen Leistung auf, dies entspricht einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme

der Switches von 53,8 kW

Switches weisen an Werktagen etwa 12 Stunden Datenverkehr auf und sind für die

weiteren 12 Stunden an Werktagen und am gesamten Wochenende ohne

Datenaufkommen, d. h. ein Switch ist ca. 3000 Stunden pro Jahr im aktiven Betrieb

und ca. 5760 Stunden ohne Datenaufkommen

Die gesamte elektrische Leistungsaufnahme der neuen Switch-Typen im

Normalbetrieb mit Datenaufkommen liegt auf einem ähnlichen Niveau wie die

Bestandsgeräte

Bei Nutzung der Energiesparfunktionen der Switche kann die elektrische

Leistungsaufnahme um ca. 80%18 reduziert werden, d. h. im Normalbetrieb mit

Datenverkehr nehmen die Switches bei einer Belegung bzw. Auslastung von 70%

insgesamt 53,8 kW Leistung auf, im Energiesparmodus ohne Datenverkehr beträgt

diese entsprechend 10,8 kW

Stromverbrauch pro

Jahr [kWh]

CO2-Emissionen

pro Jahr [t]19

2012 470.937,6 267,5

Klimaschutzszenario 2020 223.211,5 126,8


Tabelle 9: Potentialermittlung für den Einsatz intelligenter Switches.

3.2.2 Handlungsfeld Klimatisierung

a) Raumtemperaturen


Die dezentralen Technikräume mit aktiven Geräten zur Klimatisierung weisen sehr

inhomogene Soll-Temperaturen zwischen 16°C und 22°C auf, zudem ist die

Betriebsweise der Klimatisierung im Hinblick auf die manuell eingestellte

18

Vgl. Miercom, 2013 19

Emissionsfaktor der DEW21 ohne Ökostromprodukte 2012: 568 g/kWh

18

Ventilatordrehzahl des Umluftklimagerätes häufig nicht der zumeist geringen IT-Belegung

in den Schränken angepasst und auf der maximalen Stufe 3 eingestellt.20

Potentialanalyse:

Durch eine Überprüfung und Anpassung der Temperaturregelung sowie eine Erhöhung

der Raumtemperatur in einen Bereich von 24°C bis 26°C besteht ein wesentliches

Potential zur Senkung des Energiebedarfs für die Klimatisierung.21

Darüber hinaus besteht bei Räumen mit Fenstern und einer geringen Kühllast die

Möglichkeit der Abschaltung der Klimaanlagen und Öffnung der Fenster zur natürlichen

Belüftung des Raumes außerhalb der Wärmeperioden. Eine weitere Alternative stellen

Lüftungsschlitze in den Raumtüren dar, die einen Luftaustausch mit den angrenzenden

Räumen gewährleisten. Als Richtwert empfiehlt die Schweizer Norm SIA 382/1 den

Einsatz von Kühlsystemen ab Kühllasten von etwa 18 W/m².

Für die Potentialermittlung durch Erhöhung der Raumtemperatur in den dezentralen

Technikräumen werden folgende Rahmenbedingungen und Annahmen festgelegt:

Anzahl der Klimageräte 108 mit einer durchschnittlichen elektrischen

Leistungsaufnahme von 0,81 kW je Gerät bei maximaler Drehzahl22

Eine Verdopplung der Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Abluft am Klimagerät

führt zu einer Halbierung der erforderlichen Luftmenge bzw. Volumenstrom zur

Abführung der Kühllast aus dem Raum gemäß nachstehender Beziehung:

mit

auf den Raum bezogene thermische Leistung des Klimagerätes

Volumenstrom der Luft

Dichte der Luft

Spezifische Wärmekapazität der Luft

Ablufttemperatur

Zulufttemperatur

Es wird angenommen, dass die Klimageräte in der niedrigsten Drehzahlstufe eine

elektrische Leistungsaufnahme von 0,5 kW aufweisen und etwa die Hälfte des

maximalen Volumenstroms umwälzen

Die aktuelle Zulufttemperatur vom Klimagerät wird für die Potentialermittlung mit

durchschnittlich 18°C, die Abluftemperatur mit 21°C festgelegt. Im Vergleich hierzu

werden die Zulufttemperatur mit unveränderten 18°C und die Ablufttemperatur mit

24°C angesetzt.

20

Vgl. Abbildung 4 21

BITKOM, 2010; ASHRAE, 2011 22

Vgl. Messdaten zur elektr. Leistungsaufnahme eines exemplarischen Technikraumes, Tabelle 2

19

Auf Grundlage der vorgenannten Rahmenbedingungen ergibt sich nachfolgendes

Einsparpotential für 108 Klimageräte:

Leistungsaufnahme

je Gerät [kW]

Stromverbrauch

pro Jahr [kWh]

CO2-Emissionen

pro Jahr [t]23

2012 0,81 766.324,8 435,3

Klimaschutzszenario 2020 0,50 473.040,0 268,7


Tabelle 10: Potentialermittlung für eine Erhöhung der Raumtemperaturen.

b) Abschaltung der Schranklüfter


In den dezentralen Technikräumen ist vorwiegend ein Standardschrank für die IT-

Komponenten vorzufinden, der an der Vorderseite mit einer Glastür versehen ist.24 Die

Kaltluft wird dem IT-Equipment durch Lüftungsschlitze im Sockelbereich des Schrankes

sowie interne Schranklüfter zugeführt. Dieser Aufbau eignet sich insbesondere für die

Abführung von hohen Kühllasten aus dem IT-Schrank bedingt durch eine hohe

Leistungsdichte bzw. Belegung mit IT-Komponenten, die jedoch aktuell in den

dezentralen Technikräumen nicht mehr vorhanden ist.

Die derzeitige Luftführung vom Klimagerät zum IT-Equipment weist daher hohe

Widerstände und damit Verlustleistungen auf und erhöht entsprechend den elektrischen

Leistungsbedarf der Umluftklimageräte.

Potentialanalyse:

Durch den Einsatz von perforierten und damit luftdurchlässigen Schranktüren bei

gleichzeitiger Abschaltung der schrankinternen Lüfter können Widerstände der

Luftführung vom Klimagerät zum IT-Equipment reduziert, der erforderliche

Luftvolumenstrom angepasst sowie die elektrische Leistungsaufnahme der Lüftermodule

gesenkt werden.

Für die Potentialermittlung durch Verbesserung der Luftführung und Abschaltung der

schrankinternen Lüftermodule in den dezentralen Technikräumen werden nachfolgende

Rahmenbedingungen und Annahmen festgelegt:

In den 108 klimatisierten Räumen befinden sich jeweils 2 Standardschränke, die

luftseitig nicht getrennt sind und jeweils eine Schranklüftereinheit enthalten, die

parallel betrieben werden

Je Schranklüftereinheit wird eine durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme

von 0,27 kW angesetzt, dies entspricht der gemittelten Leistung der zwei

gemessenen Lüfter25

Es wird angenommen, dass die Lüfter mit ca. 50% ausgelastet und entsprechend ca.

4.380 Stunden mit oben genannter elektrischer Leistung in Betrieb sind

23

Emissionsfaktor der DEW21 ohne Ökostromprodukte 2012: 568 g/kWh 24

Siehe Abbildung 3 25

Vgl. Messdaten zur elektr. Leistungsaufnahme eines exemplarischen Technikraumes, Tabelle 2

20

Darüber hinaus wird unterstellt, dass durch Austausch der Türen die Luftführung

verbessert wird und der Betrieb der internen Schranklüfter nicht mehr erforderlich ist

Auf Basis der obigen Rahmenbedingungen ergibt sich folgendes Einsparpotential gemäß

Tabelle 11 durch den Austausch der Schranktüren, der damit einhergehenden

Verbesserung der Luftführung sowie Abschaltung der Schranklüfter.

Stromverbrauch

pro Jahr [kWh]

CO2-Emissionen

pro Jahr [t]26

2012 255.441,6 145,1

Klimaschutzszenario 2020 0 0


Tabelle 11: Potentialermittlung für die Abschaltung der Schranklüfter.

c) Austausch bzw. Ertüchtigung der Klimageräte


Die Raumklimageräte in den dezentralen Technikräumen stammen in der Regel aus den

Jahren zwischen 1999 und 2004 und entsprechen nicht mehr dem Stand der Technik im

Hinblick auf Motorantrieb, Ventilator, Wärmetauscher und Drehzahlregelung.

Potentialanalyse:

Durch Austausch bzw. Umrüstung der Raumklimageräte besteht ein wesentliches

Einsparpotential zur Senkung des elektrischen Energiebedarfs für die Klimatisierung der

Technikräume. Neue Geräte verfügen über energieeffiziente EC-Motoren, variable

Drehzahlregelung zur bedarfsgerechten Anpassung der Betriebsweise sowie

energieoptimierter Bauweise von Wärmetauscher und Ventilator.

Zur Ermittlung des Einsparpotentials dieser Maßnahme werden folgende

Rahmenbedingungen und Annahmen festgelegt:

Für die Potentialermittlung wird davon ausgegangen, dass eine Erhöhung der

Raumtemperatur und Senkung der Lüfterdrehzahl27 bereits umgesetzt wurde

Auf Basis einer Verbesserung der Energieeffizienz eines Referenzklimagerätes um

den Faktor 2,528 kann dieselbe Luftmenge zur Abführung der Kühllast aus dem Raum

mit einer um 60% geringeren elektrischen Leistungsaufnahme des neuen Gerätes

umgesetzt werden, d. h. für die quantitative Potentialermittlung wird eine mittlere

Leistung des Klimagerätes von 0,2 kW angesetzt

26


Vgl. 3.2.2 a) 28

Vgl. 1.2

21

Leistungsaufnahme

je Gerät [kW]

Stromverbrauch

pro Jahr [kWh]

CO2-Emissionen

pro Jahr [t]29

201230

0,5 473.040,0 268,7

Klimaschutzszenario 2020 0,2 189.216,0 107,5


Tabelle 12: Potentialermittlung für den Austausch der Klimageräte.

Ausgehend von den Ergebnissen der Energie- und CO2-Bilanz bietet sich durch Umsetzung

der Maßnahmen ein Einsparpotential in Höhe von 65,9% gemäß nachstehender Abbildung

8. Detaillierte Informationen zur Wirkung bzw. dem Einsparpotential der einzelnen

Optimierungsmaßnahmen sind dem nachfolgenden Kapitel zu entnehmen.

Abbildung 8: CO2-Einsparpotential für die dezentralen Technikräume.

29


Nach Umsetzung der Raumtemperaturerhöhung, Vgl. 3.2.2 a)

22

4. Maßnahmenkatalog

Der Katalog der Einzelmaßnahmen bildet das Kernstück des Klimaschutzteilkonzepts und

zeigt die Aktivitäten auf, mit denen die Stadt Dortmund bzw. das Dortmunder Systemhaus

den klimafreundlichen Betrieb der IT-Infrastrukturen fördert und ihre Zielsetzung – die

Reduktion der CO2-Emissionen bis 2020 gegenüber dem Referenzjahr 2010 – erreichen

kann.

Bei der Maßnahmenentwicklung wurden folgende Aspekte einbezogen:

die Informationen der Bestandsanalyse als Rahmenbedingungen des

Handlungspotentials,

die Ergebnisse der Energie- und CO2-Bilanz,

die Ergebnisse der Potentialanalyse,

die Beiträge aus der Akteursbeteiligung,

die Empfehlungen des Projektteams.

Insgesamt wurden 27 Maßnahmen in vier Maßnahmenpaketen identifiziert, die in den

Kapiteln 4.1 - 4.4 vorgestellt und beschrieben werden.

Die Maßnahmen für die Bereiche Rechenzentrum31 und IT-Endgeräte in der

Büroumgebung32 wurden im Rahmen eines weiteren Gutachtens33 entwickelt und im

Rahmen der vorliegenden Untersuchung mit den bislang nicht betrachteten IT-Bereichen

Datenauslagerungsstandort und dezentrale Technikräume zusammengeführt.

31

Abschnitt 6.3 32

Abschnitt 6.4 33

erecon AG, 2012

23


D1 Energieoptimierter Rechenzentrumsbetrieb -

Beschreibung der Maßnahme

Eine substantielle Reduzierung des insbesondere für die Klimatisierung erforderlichen

Energieaufwandes ist lediglich durch eine grundlegende Modernisierung des derzeitigen

Rechenzentrums durch den Betreiber DOKOM21 oder Umzug in einen alternativen Standort mit

energieoptimiertem Betrieb möglich.

Zeitdauer der Umsetzung Priorität

Modernisierung ca. 6 Monate,

Umzug ca. 3 Monate

Niedrig

Verantwortungsbereich

RZ-Betreiber DOKOM21 (Modernisierung), dosys (Umzug)

Notwendige Investitionskosten in Euro

Im Falle der Modernisierung des Rechenzentrums entstehen für dosys keine direkten Kosten, da dies

in den Verantwortungsbereich des Betreibers DOKOM21 fällt.

Ein Umzug des IT-Equipments in einen anderen Standort erfordert gegebenenfalls die Verlegung von

neuen Glasfaserleitungen zur Anbindung des Datenauslagerungsstandortes an das Rechenzentrum.

Die entstehenden Investitionskosten sind somit maßgeblich abhängig vom alternativen Standort für

die Datensicherung im Hinblick auf die Entfernung zum Rechenzentrum.

Return on Investment in Monaten

Modernisierung: unmittelbar bzw. kurzfristig, da die Umsetzung durch DOKOM21 erfolgt

Umzug: nicht abschätzbar, da die notwendigen Investitionskosten maßgeblich vom alternativen

Standort und gegebenenfalls entstehenden Kosten für die Verlegung von Glasfaserleitungen abhängig

sind

Personalaufwand in Tagen

Modernisierung: Umsetzung durch Betreiber DOKOM21

Umzug: Planung: 10 PT, Umzug: 30 PT

CO2-Minderungspotential

Ca. 2,6 t

Anmerkungen

Die Maßnahme wurde auf Grund des absolut gesehen geringen Einsparpotentials im Vergleich zu den

weiteren Maßnahmenvorschlägen mit der Priorität niedrig bewertet.

24


T1 Einsatz intelligenter Switches IT (dosys.)


Intelligente Switches der neuesten Generation verfügen über verschiedene Funktionen zur

Einsparung von Energie in Zeiten ohne Datenverkehr, z. B. die Überführung des Gerätes in einen

Ruhezustand, die Schaltung von ungenutzten Ports oder einzelnen Ports ohne Datenaufkommen in

einen Standby-Betrieb sowie die automatische Anpassung der Sendeleistung von Ports an die

jeweilige Länge des angeschlossenen Kommunikationskabels. Die Nutzung dieser Funktionen

verspricht eine Reduzierung der von dem Gerät aufgenommenen elektrischen Leistung von etwa 80%

in den Zeiten ohne Datenverkehr.

Im Rahmen des zyklischen Austauschs der Switches nach der vorgesehenen Nutzungsdauer sollten

die zu beschaffenden Switches im Hinblick auf oben genannte Energiesparfunktionen geprüft und

entsprechende Modelle beschafft werden.


Laufend Mittel


IT (dosys.)


Es entstehen keine zusätzlichen Investitionskosten, da die Neubeschaffung von IT-Equipment bereits

im Rahmen der vorgesehenen Ersatzinvestitionen budgetiert ist.


Unmittelbar nach Austausch


Kein Mehraufwand gegenüber zyklischem Austausch der Switches nach der vorgesehenen

Nutzungsdauer


Ca. 140,7 t

Anmerkungen

-

25

T2 Prüfung und Erhöhung der Raumtemperaturen Haustechnik & IT (dosys.)


Durch eine Erhöhung der Raumtemperaturen sowie der Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Abluft

am Klimagerät ist eine geringere Drehzahl der Ventilatoren in den Klimageräten erforderlich, um die

Kühllast aus den Räumen abzuführen.34

Im Rahmen der Begehung wurde festgestellt, dass die klimatisierten Räume im Mittel eine

Zulufttemperatur von ca. 18°C und eine Raumtemperatur von ca. 21°C aufweisen. Durch Anpassung

der Raumtemperatur auf etwa 24°C bei gleichbleibender Zulufttemperatur sinkt der erforderliche

Volumenstrom des Klimagerätes zur Abführung der Kühllast aus dem Raum um die Hälfte und

reduziert die erforderliche Drehzahl der Ventilatoren. Da sich letztere in dritter Potenz proportional zur

elektrischen Leistungsaufnahme der Ventilatoren verhält, wirkt sich eine Drehzahlreduzierung

signifikant auf den elektrischen Energiebedarf der Klimageräte aus.

Als Richtwert für die Klimatisierung der Räume kann eine Kühllast von ca. 18 W/m² gemäß Schweizer

Norm SIA 382/1 zu Grunde gelegt werden, d. h. bei geringer IT-Last je Fläche bis zu 18 W/m² ist eine

Klimatisierung nicht erforderlich.

Folgende Handlungsschritte zur Umsetzung der Maßnahme werden empfohlen:

- Prüfung der Notwendigkeit zur Klimatisierung der einzelnen Räume auf Grundlage des oben

genannten Richtwertes

- Erhöhung der Soll-Raumtemperatur auf etwa 24°C und der Temperaturspreizung zwischen

Zu- und Abluft der Klimageräte auf etwa 6 Kelvin

- Reduzierung der Drehzahl der Klimageräte

- Umsetzung für einen exemplarischen Technikraum mit Verifizierung des Einsparpotentials

durch Messungen der elektrischen Leistungsaufnahme des Klimagerätes und der

Temperaturen im Raum, anschließend vollständige Umsetzung in allen betreffenden

Technikräumen


Ca. 6 Monate Hoch


Fachbereich Liegenschaften und IT (dosys.)


-


Sofort


50

CO2- Minderungspotential

Ca. 166,6 t

Anmerkungen

-

34

Vgl. 3.2.2 a)

26

T3 Abschaltung Schranklüfter IT (dosys.)


Die in den dezentralen Technikräumen in der Regel vorzufindenden Racks sind geschlossene

Systeme mit einer Glastür an der Frontseite und Lüftungsschlitzen sowie interne Lüfter mit Luftfilter im

Sockelbereich. Dieser Aufbau eignet sich insbesondere für die Abführung hoher thermischer Lasten

aus dem Schrank, die inzwischen in den Technikräumen jedoch nicht mehr vorhanden sind. Die Art

der Klimatisierung hat zur Folge, dass die Luftführung vom Raumklimagerät bis zu den Bedarfsstellen,

dem IT-Equipment im Rack, hohe Widerstände überwinden muss und eine insgesamt hohe

elektrische Leistungsaufnahme der Klimageräte erfordert.

Alternativ besteht die Möglichkeit des Einsatzes von luftdurchlässigen Fronttüren in den Racks oder

die Öffnung der Glastüren an sowie damit einhergehend die Abschaltung der Lüftermodule im

Schrank.

Folgende Handlungsschritte zur Umsetzung der Maßnahme werden empfohlen:

- Prüfung der Verwendung von perforierten Fronttüren in den Racks, alternativ Öffnung der

Glastüren sofern sicherheitstechnisch vertretbar

- Abschaltung der Lüftermodule im Schrank

- Umsetzung für einen exemplarischen Technikraum mit Verifizierung des Einsparpotentials

durch Messungen der elektrischen Leistungsaufnahme, anschließend vollständige Umsetzung

in allen betreffenden Technikräumen


Ca. 6 Monate Hoch


IT (dosys.)


Ca. 21.500 (Schätzung der Investitionskosten für 108 perforierte Schranktüren)


Ca. 5 Monate35


Intern 25


Ca. 145,1 t

Anmerkungen

-

35

auf Basis der Investitionskosten, exkl. interner Personalaufwand, Strompreis 0,2 €/kWh

27

T4 Austausch bzw. Ertüchtigung der Umluftklimageräte Haustechnik


Die aktuell eingesetzten Klimageräte in den dezentralen Technikräumen, im Wesentlichen Multi-Split-

Geräte und Gebläsekonvektoren, wurden im Zeitraum zwischen 1999 und 2004 in Betrieb genommen

und entsprechen damit nicht mehr dem Stand der Technik im Hinblick auf energieeffiziente

Komponenten und Leistungszahl, die für den Kühlbetrieb durch die Energy Efficiency Ratio

ausgedrückt wird. Ein typisches Multi-Split-Gerät aus dem Zeitraum weist eine EER von etwa 2,5 auf,

wohingegen aktuell am Markt erhältliche Geräte EER-Werte von bis zu 6,0 erreichen und damit die

abzuführende Kühllast mit einem etwa um 60% geringeren elektrischen Energieeinsatz bewältigen

können. Für Gebläsekonvektoren gilt ein ähnlicher Faktor für die Verbesserung der Energieeffizienz

im Vergleichszeitraum.

Hinsichtlich der Auswahl von neuen Klimageräten für die dezentralen Technikräume sollten folgende

Aspekte berücksichtigt werden:

- Variable Drehzahlregelung zum bedarfsgerechten Betrieb der Geräte

- Verwendung von EC-Motoren

- Hohe Energieeffizienzklasse mit entsprechend hohen Leistungszahlen (EER, SEER,

FCEER)36


Ca. 12 Monate Hoch


Fachbereich Liegenschaften


Ca. 108.000


Ca. 23 Monate37


Intern 100


Ca. 161,2 t

Anmerkungen

Das mit dieser Maßnahme verbundene Einsparpotential setzte die Umsetzung von Maßnahme T3

voraus.

36

SEER: Seasonal Energy Efficiency Ratio, FCEER: Fan Coil Energy Efficiency Ratio 37

auf Basis der Investitionskosten, exkl. interner Personalaufwand, Strompreis 0,2 €/kWh

28

4.3 Rechenzentrum

R1 Verlagerung Primär-Standort IT (dosys.)


Das dosys-Hauptrechenzentrum im Gebäude Degginstr. 38, Dortmund, soll in einen neuen Standort

überführt werden, die Planungen sind in Vorbereitung. Im Zusammenhang mit dieser Verlagerung des

Primär-Standorts soll die IT-Infrastruktur am neuen Standort nach Energieeffizienz-Gesichtspunkten

optimiert aufgebaut und betrieben werden.


Maßnahme umgesetzt, siehe Anmerkungen Maßnahme umgesetzt, siehe Anmerkungen


-


-


-


-


Auf Grundlage des Gutachtens der erecon AG aus dem Jahr 2012 bestand für das Rechenzentrum

ein Einsparpotential in Höhe von 830 MWh bzw. 471,4 t pro Jahr bedingt durch den Umzug in einen

alternativen Standort mit energieoptimiertem Betrieb. Die Ermittlung dieses Einsparpotentials basiert

auf einer Schätzung des IT-Stromverbrauchs von 1.750 MWh pro Jahr sowie zusätzlich 1.800 MWh

für den Betrieb der Klimatisierung und die Verluste der USV-Anlagen.

Nach dem vollständigen Umzug des Rechenzentrums in einen Standort der DOKOM21 besteht

nunmehr die Möglichkeit den elektrischen Energiebedarf der IT messtechnisch zu erfassen. Auf Basis

der Verbrauchswerte im ersten Halbjahr 2014 ergibt eine Hochrechnung einen Stromverbrauch pro

Jahr von etwa 503 MWh. Ausgehend von einem konservativ angesetzten PUE-Wert von 1,7 für das

gesamte Rechenzentrum ergibt sich ein Jahresstromverbrauch von insgesamt 855 MWh bzw. CO2-

Emissionen von 485 t.

In Anbetracht des in den Jahren 2009 und 2010 vom Energieversorger abgerechneten

Stromverbrauchs der IT in Höhe von 1.040 MWh bzw. 1.060 MWh sowie der nach dem Umzug des

Rechenzentrums erhobenen Messwerte zum elektrischen Energiebedarf des IT-Equipments sind die

Ausgangswerte des Gutachtens der erecon AG für den Energiebedarf des Rechenzentrums vor dem

Umzug kritisch zu bewerten.

Anmerkungen

Der Umzug des Primärrechenzentrums von der Deggingstraße 38, Dortmund, in ein Rechenzentrum

der DOKOM21 in Dortmund-Hörde wurde Ende 2013 abgeschlossen.

29

R2 Messung des Stromverbrauchs IT (dosys.)


Messung des tatsächlichen Stromverbrauchs des Rechenzentrums als Basis für die Darstellung der

Einsparungen.




-


-


-


-


Erforderlich für den Nachweis der Einsparungen.

Anmerkungen

Der neue RZ-Standort der DOKOM21 in Dortmund-Hörde verfügt über das erforderliche Messsystem

zur Erfassung des durch die IT bedingten elektrischen Energiebedarfs. Die Messdaten für den

Zeitraum Juni 2013 bis Juni 2014 liegen vor, siehe Maßnahme R1 – CO2-Minderungspotenzial.

30

R3 Energieoptimierter Betrieb des RZ IT (dosys.)


Planung und Umsetzung eines neuen RZ-Standortes mit energieoptimiertem Betrieb




-


60.000,-


-


Extern 20, Intern 40


Siehe Maßnahme R1

Anmerkungen

Siehe Maßnahme R1

31

R4 Life-Cycle-Management IT (dosys.)


Einführung eines Life-Cycle-Management-Systems zur kontinuierlichen Optimierung der IT-

Komponenten bezüglich des elektrischen Energiebedarfs.


Nicht angegeben. Mittel


IT (dosys.)


Ca. 30.000,-


Ca. 5 Monate38




Ca. 198,8 t

Anmerkungen

-

38

auf Basis der Investitionskosten, exkl. Personalaufwand, Strompreis 0,2 €/kWh

32

R5 Server-Virtualisierung – Umsetzung laufendes Projekt IT (dosys.)


Im Rahmen dieses Handlungsfeldes ist der Ersatz von physikalischen durch virtuelle Server zu

betrachten. Basierend auf einem Assessment der Firma VM Ware werden seit 2009 kontinuierlich

Server virtualisiert. Bisher wurden ca. 50% (ca. 200 Stk.) der eingesetzten physikalischen Server

untersucht. Von diesen Servern konnten rund 30% (entspricht ca. 60 Stk.) virtualisiert werden.

Empfehlung zur Umsetzung des laufenden Virtualisierungsprojektes und Ausmusterung der ersetzten

physikalischen Server, dabei Optimierung der Provisionierung.


Nicht angegeben. Hoch


IT (dosys.)


-


-


Extern 6, Intern 5


Ca. 113,6 t

Anmerkungen

-

33

R6 Server-Virtualisierung – Assessment weiterer Server IT (dosys.)


Assessment aller weiteren ca. 200 physikalischen Server auf Virtualisierungsfähigkeit und Auf- und

Umsetzen eines Folge-Virtualisierungsprojektes.




IT (dosys.)


Ca. 5.000,-


Ca. 2 Monate39


Extern 5, Intern 40


Ca. 113,6 t

Anmerkungen

-

39


34

R7 Server-Virtualisierung – Life-Cycle-Management IT (dosys.)


Einführung eines Life-Cycle-Managements für virtualisierte Anwendungen.




IT (dosys.)


Ca. 5.000,-


Ca. 3 Monate40


Extern 5, Intern 30


Ca. 56,8 t

Anmerkungen

-

40


35

R8 Systemvermeidung durch Virtualisierung IT (dosys.)


Neue Anforderungen (Anwendungen) werden bereits virtualisiert umgesetzt, sofern dem keine

technischen, lizenzrechtlichen oder andere Gründe entgegenstehen. Nur bei unbedingter

Notwendigkeit werden die Anforderungen auf einem eigenen physikalischen Rechner betrieben.

Seit 2009 werden so pro Jahr durchschnittlich 71 neue virtuelle Server auf nur zwei physikalischen

Servern realisiert. Geplant ist bis Ende 2012 die Virtualisierung weiterer 68 Server auf 2 Hosts. Für die

Zeit ab 2013 existieren derzeit noch keine weiteren Virtualisierungsplanungen.

Weitere Umsetzung der Virtualisierungspolicy, dabei Optimierung der Provisionierung.




IT (dosys.)


Nicht angegeben.


Nicht angegeben.


Extern 6, Intern 6


Abhängig von der Anzahl der neuen Anforderungen. Hierdurch wird die Steigerung des

Stromverbrauchs durch den Betrieb von zusätzlichen Anwendungen minimiert (geschätzt auf 10% des

sonst benötigten Stroms).

Anmerkungen

-

36

R9 Storage-Energieeffizienz IT (dosys.)


Derzeit wird eine Vielzahl von Storage-Systemen mit einer Gesamtstromaufnahme von 29,09 kWh

(Nennwert) betrieben, was bei einer effektiven Stromaufnahme von 50% einem Jahresstromverbrauch

von 127 MWh entspricht. Die Speichersysteme haben hohe Zuwachsraten, was auch für die nächsten

Jahre erwartet wird. Ein Speicherungskonzept unter Berücksichtigung der Energieeffizienz besteht

nicht.

Entwicklung und Umsetzung eines Speicherungskonzeptes unter Berücksichtigung der

Energieeffizienz.




IT (dosys.)


Nicht angegeben.


-




Ca. 21,5 t

Anmerkungen

-

37

R10 Storage – Life-Cycle-Management IT (dosys.)


Einführung eines Life-Cycle·Managements für Storagekomponenten.


Nicht angegeben. Niedrig


IT (dosys.)


Nicht angegeben.


-


Extern 2, Intern 5


Ca. 14,8 t

Anmerkungen

Voraussetzung für die Realisierung der Einsparung ist, dass eine entsprechende Software für das

Life-Cycle-Management vorhanden ist.

38

4.4 IT-Arbeitsplätze und periphere Geräte

A1 Energieeinsparung bei PC-Systemen IT (dosys.)


Entwicklung und Umsetzung eines Maßnahmenpaketes zur zwingenden automatisierten

Energieeinsparung an den PC-Systemen.


Kurzfristig Hoch


IT (dosys.)


Ca. 20.000,-


Ca. 2 Monate41


Extern 6, Intern 30


Ca. 329,4 t

Anmerkungen

Kurzfristige Maßnahme.

41


39

A2 Nutzerverhalten IT (dosys.)


Entwicklung und Durchführung von Bewusstseinsmaßnahmen für die Nutzer bezüglich der von Ihnen

verbrauchten Energie durch falsches Verhalten am Endgerät, z. B. nicht Herunterfahren der PC-

Systeme außerhalb der Arbeitszeiten.




IT (dosys.)


-


-




Ca. 329,4 t

Anmerkungen

Kurzfristige Maßnahme.

40

A3 Testumgebung Thin Clients IT (dosys.)


Die über 6.600 im Bereich der Stadt Dortmund betriebenen und von dosys betreuten PC-Systeme

unterliegen einem zyklischen Erneuerungsprozess. Dieser wurde wegen der Haushaltslage in den

letzten Jahren unterbrochen.

Aus systemtechnischer Notwendigkeit (Umstieg auf Windows 7) ist ein Komplettersatz aller nicht

Windows 7-fähigen PC-Systeme geplant. Zur Umsetzung dieses Vorhabens sind ca. 4.800 PC-

Systeme gegen neue PC-Systeme auszutauschen. Energieeinsparungen sind durch den Umstieg auf

die neuen Geräte eventuell möglich.

Empfehlung zur Entwicklung und Durchführung eines Modellversuchs ''Thin Clients".




IT (dosys.)


Ca. 40.000,-


-




-

Anmerkungen

Entscheidungsgrundlage für Maßnahme A4.

41

A4 Entscheidungsgrundlage - Thin Clients IT (dosys.)


Entwicklung und Umsetzung eines Entscheidungsmodells zum Endgeräteeinsatz (Thin Client vs. PC)

im Betreuungsbereich von dosys.




IT (dosys.)


-


-


Extern 6, Intern 6


Ca. 823,6 t

Anmerkungen

Langfristige Maßnahme.

42

A5 Life-Cycle-Management IT (dosys.)


Einführung eines Life-Cycle-Managements für Arbeitsplatzsysteme.




IT (dosys.)


-


-


Extern 2, Intern 5


Ca. 329,4 t

Anmerkungen

Langfristige Maßnahme.

43

A6 Beschaffung PC-Systeme Einkauf / IT (dosys.)


In die Beschaffungsprozeduren des dosys für IT-Komponenten wird der anzunehmende

Energieverbrauch an Hand eines Nutzungsmodells über den Nutzungszeitraum berücksichtigt. Bei der

Beschaffung von PC-Systemen werden dabei durchzuführende Benchmark-Messungen seitens der

Anbieter gefordert. Deren Ergebnisse fließen in die Auswahlkriterien ein.

Empfehlung zur Fortschreibung und Weiterentwicklung der Berücksichtigung von Stromverbrauch bei

der Beschaffung von PC-Systemen.




IT (dosys.)


-


-


Intern 5


Nicht angegeben.

Anmerkungen

-

44

A7 Beschaffung Monitore Einkauf / IT (dosys.)


In die Beschaffungsprozeduren des dosys für IT-Komponenten wird der anzunehmende

Energieverbrauch an Hand eines Nutzungsmodells über den Nutzungszeitraum berücksichtigt. Bei der

Beschaffung von Monitoren werden dabei durchzuführende Benchmark-Messungen seitens der


Durch den zunehmenden Wunsch seitens der Anwender nach größeren Monitoren wird der durch die

Beschaffungsprozedur erreichte Einspareffekt wieder kompensiert.


der Beschaffung von Monitoren.




IT (dosys.)


-


-


Intern 5


Ca. 65,7 t

Anmerkungen

-

45

A8 Beschaffung Drucker Einkauf / IT (dosys.)


Bei der Beschaffung von Druckern werden durchzuführende Benchmark-Messungen seitens der


In Abhängigkeit vom verwaltungsweiten Druckereinsatzkonzept soll in die zukünftigen

Beschaffungsprozeduren des dosys für Drucker der anzunehmende Energieverbrauch anhand eines

Nutzungsmodells über den Nutzungszeitraum berücksichtigt werden.


der Beschaffung von Druckern.




IT (dosys.)


-


-


Intern 5


Nicht angegeben.

Anmerkungen

-

46

A9 Beschaffung Server Einkauf / IT (dosys.)


Die Beschaffung von Servern richtet sich nach den Leistungsanforderungen der Nutzer für die

jeweilige Anschaffung. Durch die zunehmende Virtualisierung von Anwendungen wird es vermehrt

Anforderungen nach starken Allzweckservern für virtualisierte Anwendungen geben.

Zur Berücksichtigung der Energieeffizienz der Server bei der Beschaffung können

- Entweder Musterszenarien vorgegeben und deren Benchmarks seitens der Anbieter gefordert

werden, wie z. B. für PC-Systeme

- und/oder Industriebenchmarkwerte für die Leistungsfähigkeit /kW (SPECPower) genutzt

werden


der Beschaffung.




IT (dosys.)


-


-


Extern 2, Intern 5


Nicht angegeben.

Anmerkungen

-

47

4.5 Zusammenfassung

Nachfolgende Tabelle 13 bietet einen Überblick über die identifizierten Einzelmaßnahmen

und Potentiale zur CO2-Emissionseinsparung im Bereich IT-Infrastrukturen für die Stadt

Dortmund.

Bereich Nr. Titel CO2-

Einsparpotential

Priorität

Datenauslager-

ungsstandort

D1 Energieoptimierter RZ-Betrieb 2,6 t Niedrig

Dezentrale

Technikräume

T1 Austausch von Switches 140,7 t Mittel

T2 Überprüfung der

Temperaturregelung und

Erhöhung der

Raumtemperaturen

166,6 t Hoch

T3 Abschaltung von

Schranklüftern und Einsatz

von perforierten Türen

145,1 t Hoch

T4 Austausch bzw. Ertüchtigung

der Umluftklimageräte

161,2 t Hoch

Rechenzentrum R1 Verlagerung Primär-Standort 471,1 t42

Erfolgt

R2 Messungen des

Stromverbrauchs

- Erfolgt

R3 Energieoptimierter Betrieb des

RZ

Siehe R1 Erfolgt

R4 Life-Cycle-Management IT-

Komponenten

198,8 t Mittel

R5 Virtualisierung – Umsetzung

laufendes Projekt

113,6 t Hoch

R6 Virtualisierung weiterer Server 113,6 t Hoch

R7 Life-Cycle-Management

virtualisierte Anwendungen

56,8 t Mittel

R8 Systemvermeidung durch

Virtualisierung

- Hoch

R9 Storage-Energieeffizienz 21,6 t Mittel

R10 Life-Cycle-Management

Storage

14,8 t Niedrig

42

Auf Grundlage des Gutachtens der erecon AG, 2012. Vgl. Maßnahme R1, Anmerkungen

48

Bereich Nr. Titel CO2-

Einsparpotential

Priorität

IT-Endgeräte A1 Energieeinsparung bei PC-Systemen 329,4 t Hoch

A2 Nutzerverhalten 329,4 t Hoch

A3 Testumgebung Thin Clients - Hoch

A4 Entscheidungsgrundlage Thin Clients 823,6 t Hoch

A5 Life-Cycle-Management

Arbeitsplatzsysteme

329,4 t Hoch

A6 Beschaffung PC-Systeme - Mittel

A7 Beschaffung Monitore 65,8 t Mittel

A8 Beschaffung Drucker - Mittel

A9 Beschaffung Server - Mittel

Gesamtes CO2-Einsparpotential43

2.331,1 t

Tabelle 13: Übersicht der Einzelmaßnahmen und CO2-Einsparpotentiale.

Das ermittelte Einsparpotential entspricht ca. 50,7% des im Rahmen der Energie- und CO2-

Bilanz ermittelten Energiebedarfs und der damit verbundenen CO2-Emissionen. Es ist zu

beachten, dass sich die Maßnahmenvorschläge überschneiden können und sich zum Teil

gegenseitig bedingen, z. B. wirkt sich eine Reduzierung des Energiebedarfs für die IT-

Leistung durch Virtualisierung positiv auf den Energieaufwand für die Klimatisierung aus, da

eine geringere Kühllast abgeführt werden muss.

Nachfolgende Abbildung 9 stellt die Einsparpotentiale für die einzelnen IT-Bereiche der Stadt

Dortmund dar.

Abbildung 9: : CO2-Einsparpotentiale der einzelnen IT-Bereiche.

43

Bei Umsetzung der kurzfristigen Maßnahmenvorschläge A1 und A2. Im Falle der Realisierung der Maßnahmen A3 und A4 erhöht sich das Einsparpotential auf 2.825,2 t CO2 (61,4%).

49

5. Begleitende Maßnahmen

Die Akteurseinbindung ist ein wichtiger Baustein in der Konzeptentwicklung, um die

nachfolgende Umsetzung vorzubereiten und eine Fortführung der Klimaschutzarbeit

innerhalb der Kommunalverwaltung zu gewährleisten.

Für die Koordination der Erstellung des Klimaschutzteilkonzepts „Green IT-Gutachten für die

Stadt Dortmund“ war das Dortmunder Systemhaus als IT-Dienstleister der Stadt

verantwortlich. Nach einem Auftaktgespräch am 8. Juli 2014 fanden zwei weitere Gespräche

zur Abstimmung und Koordinierung statt.

In Begleitung von verantwortlichen Mitarbeitern von dosys. wurde zudem am 7. August 2014

eine Begehung von exemplarischen städtischen Liegenschaften und IT-Infrastrukturen

durchgeführt. Am 20. August 2014 erfolgte darüber hinaus eine Messung der elektrischen

Leistungsaufnahme von typischen Verbrauchern in einer typischen IT-

Inftrastrukturumgebung.

Das Konzept für das Green IT-Gutachten und erste Zwischenergebnisse wurden dem

inneren Konsultationskreis Energieeffizienz und Klimaschutz (InKEK) im Rahmen einer

Sitzung am 20. August 2014 vorgestellt.

Durch Telefoninterviews und E-Mail-Kommunikation wurden Informationen für die

Bestandsaufnahme, Daten für die Energie- und CO2-Bilanz erhoben und Maßnahmenideen

für den Katalog gesammelt und besprochen.

50

6. Zusammenfassung

Die Energie- und CO2-Bilanz für die IT-Infrastrukturen wurden auf Grundlage eines bereits

bestehenden Gutachtens für die Bereiche Rechenzentrum und IT-Endgeräte in der

Büroumgebung sowie einer separaten Untersuchung des Datenauslagerungsstandortes und

der dezentralen Technikräume entwickelt. Da für den Zeitraum vor 2012 kein belastbares

Datenmaterial für das IT-Inventar sowie Daten zum elektrischen Energiebedarf des IT-

Equipments sowie damit zusammenhängender Verbraucher für die Klimatisierung, etc.

vorliegen, wurde eine Bilanz für das Jahr 2012 als Ausgangsbasis der Betrachtung erstellt.

Folgende Ergebnisse gemäß Tabelle 14 wurden im Hinblick auf den elektrischen

Energiebedarf und die dadurch bedingten CO2-Emissionen der einzelnen Bereiche der IT-

Infrastruktur ermittelt.


Datenauslagerungsstandort 14.585,4 8,3

Dezentrale Technikräume 1.640.466,5 931,8

Rechenzentrum 3.550.000,0 2.016,4

PC-Systeme 2.890.800,0 1.642,0

Summe 8.095.851,9 4.598,4

Tabelle 14: Zusammenfassung der Energie- und CO2-Bilanzen für die einzelnen IT-Bereiche im Jahr 2012.

Nachstehende Tabelle 15 zeigt die Ergebnisse der Potentialermittlung zur Reduzierung der

CO2-Emissionen durch Umsetzung der Maßnahmen.

Einsparpotential in CO2-

Emissionen pro Jahr [t]

Prozentuales

Einsparpotential [%]

Datenauslagerungsstandort 2,6 31,1

Dezentrale Technikräume 613,6 65,9

Rechenzentrum44

990,3 49,1

PC-Systeme45

724,6 44,1

Summe 2.331,1 50,7

Tabelle 15: CO2-Einsparpotential für die einzelnen IT-Bereiche.

Im Ergebnis umfassen die entwickelten Maßnahmen ein Einsparpotential von 50,7%. Im Fall

der Umsetzung der langfristig vorgeschlagenen Maßnahmen für den Bereich PC-Systeme in

der Büroumgebung beträgt das Einsparpotential insgesamt 2.825,2 t CO2 bzw. 61,4%.

44

Auf Grundlage des Gutachtens der erecon AG; ohne Berücksichtigung des bereits erzielten Einspareffekts durch den Umzug des Rechenzentrums (siehe Maßnahme R1). 45

Bei Umsetzung der kurzfristigen Maßnahmenvorschläge A1 und A2. Im Falle der Realisierung der Maßnahmen A3 und A4 erhöht sich das Einsparpotential für den Bereich PC-Systeme auf 1.218,7 t CO2 (74,2%).

51

Quellenverzeichnis

American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. (ASHRAE),

2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments – Expanded Data Center

Classes and Usage Guidance, 2011, Abruf am 12.08.2014

http://ecoinfo.cnrs.fr/IMG/pdf/ashrae_2011_thermal_guidelines_data_center.pdf

BITKOM, Energieeffizienz im Rechenzentrum – Ein Leitfaden zur Planung, zur

Modernisierung und zum Betrieb von Rechenzentren, Band 2, 2010,

http://www.bitkom.org/files/documents/Energieeffizienz_im_Rechenzentrum_Band_2.pdf,

Abruf am 12.08.2014

DEW21, Stromkennzeichnung von DEW21 für die Stromlieferung 2012,

http://www.dew21.de/de/Geschaeftskunden/Grossunternehmen/Stromkennzeichnung.htm,

Abruf am 15.07.2014

ECODESIGN Lot 6, Air conditioning and ventilation systems, Final report of Task 5, Juli

2012,

http://www.ecohvac.eu/downloads/Task%205%20Lot%206%20Air%20Conditioning%20Final

%20report%20July%202012.pdf, Abruf am 15.08.2014

ECODESIGN Lot 10, Preparatory study on the environmental performance of residential

room conditioning appliances (airco and ventilation), Draft report on Task 5, July 2008,

http://www.eup-

network.de/fileadmin/user_upload/Produktgruppen/Lots/Final_Documents/Lot_10/Final_repo

rt_Task5.pdf, Abruf am 15.08.2014

erecon AG, Workshop Green IT: Ergebnisdarstellung, Version 1.2a, Stand 07.03.2012

Fachverband Gebäude-Klima e. V., Neue Ökodesign-Richtlinie 206/2012 für

Raumklimageräte, 2012,

http://www.downloads.fgk.de/194_Oekodesign_Richtlinie_%20206_2012.pdf, Abruf am

15.08.2014

Miercom, Lab Testing Summary Report 131112, Product Category: Power Efficient Switches,

November 2013, http://miercom.com/pdf/reports/20131112.pdf, Abruf am 02.08.2014

Stadt Dortmund, IT-Konzept Stadt Dortmund 2011 – 2015, Stand 01.11.2011

http://www.bitkom.org/files/documents/Energieeffizienz_im_Rechenzentrum_Band_2.pdf

http://www.dew21.de/de/Geschaeftskunden/Grossunternehmen/Stromkennzeichnung.htm

http://www.ecohvac.eu/downloads/Task%205%20Lot%206%20Air%20Conditioning%20Final%20report%20July%202012.pdf

http://www.ecohvac.eu/downloads/Task%205%20Lot%206%20Air%20Conditioning%20Final%20report%20July%202012.pdf

http://www.eup-network.de/fileadmin/user_upload/Produktgruppen/Lots/Final_Documents/Lot_10/Final_report_Task5.pdf



http://www.downloads.fgk.de/194_Oekodesign_Richtlinie_%20206_2012.pdf

http://miercom.com/pdf/reports/20131112.pdf

52

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Links: IT-Equipment im Datenauslagerungsstandort, Rechts: Umluftklimagerät.4

Abbildung 2: Links: Umluftklimagerät in Technikraum, Stadthaus A 6. OG 655

(Etagenverteiler). Rechts: Exemplarisches Lüftersystem im IT-Schrank, Stadthaus A.02.406

(Netzinfrastrukturraum). ......................................................................................................... 6

Abbildung 3: Exemplarischer IT-Schrank, Stadthaus A 6. OG 655 (Etagenverteiler). ............ 6

Abbildung 4: Links: Thermostat zur Regelung des Raumklimas. Rechts: Thermostat zur

Regelung des Schrankklimas. ............................................................................................... 7

Abbildung 5: Verteilung der CO2-Emissionen auf die einzelnen IT-Bereiche im Jahr 2012. ..13

Abbildung 6: Kaltgang-Warmgang-Anordnung von Rackreihen mit Luftzuführung über einen

Doppelboden (Seitenansicht) ...............................................................................................15

Abbildung 7: CO2-Einsparpotential für den Datenauslagerungsstandort. ..............................16

Abbildung 8: CO2-Einsparpotential für die dezentralen Technikräume. .................................21

Abbildung 9: : CO2-Einsparpotentiale der einzelnen IT-Bereiche. .........................................48

53

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Übersicht der IT-Geräte in den dezentralen Technikräumen. ................................ 5

Tabelle 2: Messergebnisse zur elektrischen Leistungsaufnahme eines exemplarischen

Technikraums, Stadthaus A 6. OG 607 (Etagenverteiler) ...................................................... 7

Tabelle 3: Energie- und CO2-Bilanz für den Datenauslagerungsstandort im Jahr 2012. .......10

Tabelle 4: Energie- und CO2-Bilanz für die dezentralen Technikräume im Jahr 2012. ..........11

Tabelle 5: Energie- und CO2-Bilanz für das Rechenzentrum im Jahr 2012. ..........................12

Tabelle 6: Energie- und CO2-Bilanz für PC-Systeme im Jahr 2012. ......................................13

Tabelle 7: Zusammenfassung der Energie- und CO2-Bilanzen im Jahr 2012. .......................13

Tabelle 8: Potentialermittlung für den energieoptimierten Rechenzentrumsbetrieb . .............15

Tabelle 9: Potentialermittlung für den Einsatz intelligenter Switches. ....................................17

Tabelle 10: Potentialermittlung für eine Erhöhung der Raumtemperaturen. ..........................19

Tabelle 10: Potentialermittlung für die Abschaltung der Schranklüfter. .................................20

Tabelle 11: Potentialermittlung für den Austausch der Klimageräte. .....................................21

Tabelle 10: Übersicht der Einzelmaßnahmen und CO2-Einsparpotentiale. ...........................48

Tabelle 11: Zusammenfassung der Energie- und CO2-Bilanzen für die einzelnen IT-Bereiche

im Jahr 2012. .......................................................................................................................50

Tabelle 12: CO2-Einsparpotential für die einzelnen IT-Bereiche. ..........................................50

Klimaschutzteilkonzept Green IT Gutachten · Die Ausrichtung der IT-Schränke nach dem...

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