Stromverbrauch – IT auf Energiediät

In keiner Energie-Effizienz-Strategie ist ein „Big Bang“ vorgesehen. Stromsparen bedeutet vielmehr schrittweises Vorgehen, Justieren kleiner Stellschrauben. Aber die Möglichkeiten werden immer mehr – und immer intelligenter.

Anfang März lancierte der „Informationsdienst der Wissenschaft“ die Meldung über einen neuen Weltrekord in energieeffizienter Datenverarbeitung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Gemeinsam mit der Universität Frankfurt hat die deutsche Innovationsschmiede ein Verfahren entwickelt, das den Energieverbrauch bei der Verarbeitung von großen Datenmengen deutlich reduziert. Verglichen mit den vorherigen Rekordhaltern von der Stanford University steigerten die Karlsruher Forscher die Energieeffizienz um das Drei- bis Vierfache. Das Besondere daran: Der unkonventionelle Einsatz konventioneller Hardware, denn an Stelle von Strom schluckenden Serverprozessoren verwendeten die Wissenschaftler erstmals Intel „Atom“-CPUs, also Mikroprozessoren, die eigentlich für kleine Netbook-PCs entwickelt wurden.

Hochleistung durch Intelligenz
Die im Vergleich zu Serversystemen schwächere Rechenleistung wurde durch Intelligenz im Detail und durch hocheffiziente Algorithmen kompensiert. Anstelle von Festplatten, die viel Strom zum Antrieb der mechanischen Komponenten brauchen, werden so genannte Festspeicher (Solid State Disks – SSD) eingesetzt, die deutlich schneller und gleichzeitig sparsamer sind.

Für die Sortierung einer maximalen Datenmenge von einem TeraByte (1000 GigaByte), bestehend aus Datensätzen zu jeweils 100 Byte, benötigte das KIT-System 0,2 Kilowattstunden. Das ist ungefähr so viel Energie, wie zum Aufkochen von zwei Litern Wasser benötigt wird. Dokumentiert ist das Testergebnis in dem seit Jahrzehnten etablierten „Sort Benchmark“, den Fachleute von Unternehmen wie Hewlett-Packard und Microsoft veröffentlichen.

Von ihrem Energieeffizienz-Rekord waren sogar die beteiligten Wissenschaftler, Professor Peter Sanders vom KIT und Professor Ulrich Meyer von der Uni Frankfurt, ein wenig überrascht: „Das wirft die Frage auf, ob der zunehmende Energiehunger der Informationstechnik nicht deutlich gesenkt werden kann.“

Industrie setzt auf „Atom“
Mehr Wirtschaftlichkeit durch Intel Atom Prozessoren versprechen sich vor allem auch  Industriebetriebe. Die nämlich setzen zur Steuerung von Maschinen, Industrierobotern und Anlagen sowie für die Bedienungspanels meist Geräte mit eingebetteter PC-Technologie  („Embedded PC“) auf Basis des schlankeren „Windows CE“ Betriebssystems, Linux oder „Windows XP embedded“ ein.

Wegen der geringen Leistungsaufnahme und der rauen Industrieumgebung werden diese PCs als dezentrale Maschinensteuerung meistens lüfterlos und mit CompactFlash-Kartenspeichern ausgestattet. Embedded-PCs werden auch in der Gebäudeautomatisierung eingesetzt. Die Integration der Intel Atom Prozessorgeneration in solche Industrie-PCs bietet eine noch bessere Kombination aus geringer Verlustleistung und einer sehr guten Performance zu einem günstigen Preis, bei kleiner Baugröße und wenig Energieverbrauch.

Effiziente Stromversorgung
Aus einer deutsch-russischen Kooperation stammt ein weiteres Puzzleteilchen für das „Green-IT“-Gesamtbild: Forscher der Hochschule Konstanz und des Moskauer Energetischen Instituts arbeiten an einem effektiven Netzteil für Personal Computer. Während konventionelle Netzteile noch rund 30 bis 40 Prozent der zugeführten Energie in Wärme umwandeln, hat das in Konstanz entwickelte Netzteil eine Verlustleistung von lediglich zehn Prozent. Das heißt, die dem Netzteil zugeführte Energie steht zu 90 Prozent dem Computer für seine eigentliche Aufgabe zur Verfügung. Die gebauten Prototypen funktionieren und werden derzeit ausführlich getestet und optimiert. Da die Wärmeentwicklung im zulässigen Rahmen bleibt, braucht das Netzgerät auch keinen Lüfter zur Kühlung.

Mit 30 Netzteilen der neuen Generation soll nun ein Computerpool an der Hochschule ausgerüstet und im Dauerbetrieb getestet werden. Nach Auskunft von Alexander Kirjuchin von der Hochschule Konstanz (Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik) sind die Netzteile bereits „breit einsetzbar, nicht nur im PC-Bereich, sondern auch in der Industrie.“

Ein weiterer Vorteil der neuen Netzteile ist auch, dass sie weniger Netzrückwirkungen (Netzstörungen) als konventionelle Netzteile haben. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der angeschlossenen Geräte aus, und es werden massive Energieverluste im Netz vermieden, die bei konventioneller Technik durch Netzstörungen verursacht werden. Würde man die neuen Netzgeräte flächendeckend einsetzen, ergäbe sich ein europaweites Einsparpotenzial von Zig Terawattstunden.

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Mai 2010 / Gerhard Rainer

Den gesamten Artikel lesen Sie in der Mai-Ausgabe des pfm-Magazins.

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