Das Förderprogramm „STEP up! – StromEffizienzPotentiale nutzen!“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie bietet Unternehmen finanzielle Anreize, mit hocheffizienten Technologien ihren Stromverbrauch zu senken und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. Nun nimmt das Förderprogramm in der geschlossenen Ausschreibung die „Umsetzung von Effizienzmaßnahmen in Rechenzentren“ in den Fokus.
Die Effizienz von IT-Equipment konnte in den vergangenen Jahren kontinuierlich gesteigert werden; Insbesondere bei Komponenten wie z. B. Kühlung und Lüftung oder der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) schlummern jedoch noch hohe Einsparpotenziale. Für die Realisierung dieser Potenziale bieten sich verschiedene Maßnahmen an, z.B.:
• Anhebung der Serverraumtemperatur bzw. Temperaturspreizung durch optimierte Luftführung (z. B. Kaltgangeinhausung, lastabhängige Ventilatorregelung)
• Einsatz freier Kühlung
• Einsatz geregelter Kälteerzeuger und Pumpen
• Verbesserung des Energy Efficiency Ratios (EER) von Klimaanlagen (u. a. abgeführte Wärmemenge /Stromverbrauch Kältebereitstellung)
• Einsatz effizienterer Transformatoren
• Verringerung Stand-by-Verbrauch der Notstromversorgung
• Einsatz effizienterer USVs
Mit dem Ziel, Unternehmen dabei zu unterstützen, diese bedeutenden Effizienzpotenziale zu heben, nimmt das Förderprogramm „STEP up! – StromEffizienzPotentiale nutzen!“ aktuell in der geschlossenen Ausschreibung „Umsetzung von Effizienzmaßnahmen in Rechenzentren“ in den Fokus. Das im Juni 2016 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) initiierte Programm funktioniert grundsätzlich wie ein normales Förderprogramm, wird jedoch ergänzt um eine wettbewerbliche Komponente: In zwei Ausschreibungsrunden pro Jahr (Frühjahr und Herbst) reichen Unternehmen ihre Stromeffizienzprojekte ein und treten mit anderen Unternehmen in einen Wettbewerb um die Fördergelder. Den Zuschlag erhalten dabei die Projekte, die die besten Kosten-Nutzen-Verhältnisse aufweisen, d.h. die Projekte, welche die höchsten Stromeinsparungen pro „Förder-Euro“ erbringen.
Pro Ausschreibungsrunde laufen jeweils zwei Ausschreibungsarten parallel zueinander: Zum einen die offene Ausschreibung, welche technologie- und sektoroffen ausgestaltet ist und an welcher sich Unternehmen aller Branchen beteiligen können. Zum anderen die sogenannte „geschlossene Ausschreibung“, die jeweils bestimmte Sektoren, Technologien oder Themenbereiche adressiert, die hohe Effizienzpotenziale und gleichzeitig hohe Hemmnisse aufweisen. Da sie somit pro Runde nur einer bestimmten Gruppe von Unternehmen offen stehen, bieten die geschlossenen Ausschreibungen besonders attraktive Wettbewerbsbedingungen. Die nachstehende Abb. 1 zeigt Teilsysteme von Rechenzentren, an welchen sich im Rahmen von STEP up! förderfähige Effizienzmaßnahmen durchführen lassen.
Stromkosten nehmen einen bedeutenden Anteil der Betriebskosten von Rechenzentren ein: Allein durch Maßnahmen im Bereich der Kälteverteilung und -erzeugung können je nach Rahmenbedingungen bis zu 40 % des Stromverbrauchs und damit der Stromkosten eingespart werden. Im Folgenden werden zwei Beispiele konkreter Effizienzmaßnahmen für diesen Bereich gegeben und anschließend die jeweiligen Fördermöglichkeiten im Rahmen von STEP up! verdeutlicht.
Fallbeispiel 1: Effiziente Kälteverteilung durch Kaltgangeinhausung
Üblicherweise wird in Rechenzentren die Kaltluft über einen doppelten Boden in den Serverraum eingebracht und anschließend mittels ungeregelter Lüfter in den Klimaschränken auf die einzelnen Reihen der Serverracks (Racks = Gestelle) verteilt (s. Abb. 2). Durch den Ansatz einer ungeregelten Lüftung entstehen deutlich überdimensionierte Volumenströme an Kaltluft. Darüber hinaus sind die Kaltluftströme der Klimaschränke und der internen Lüfter der Hardwarekomponenten mitunter nicht aufeinander abgestimmt, wodurch es zu Querströmungen zwischen den warmen und kalten Luftbereichen kommen kann. Als Folge muss die Temperatur der Kaltluft weiter abgesenkt werden, um die resultierende Temperaturerhöhung der Zuluft zu kompensieren.
Einen möglichen Ansatz zur Optimierung der Kühlung in Server- und Rechenzentren stellt die bedarfsgerechte und lokal kontrollierbare Temperaturregulierung mittels einer sogenannten Kaltgangeinhausung dar. Hierbei werden durch bauliche Maßnahmen an den Serverracks die Kalt- und Warmluftströme strikt voneinander getrennt (s. Abb. 3). Somit wird eine Durchmischung von Zu- und Abluft durch unkontrollierte Querströmungen vermieden, wodurch die Temperatur der Zuluft leicht erhöht werden kann.
Zudem kann durch eine zusätzliche Druckdifferenzregelung der Lüfter in den Klimaschränken eine Reduzierung des Volumenstroms erreicht und damit die insgesamt umgewälzte Kühlluftmenge weiter reduziert werden. In Summe lassen sich durch derartige Maßnahmen Stromeinsparungen von 7 % bis 15 % für den Bereich der Kälteversorgung realisieren.
Fallbeispiel 2: Effiziente Kälteerzeugung durch bedarfsgerechte Steuerung und Nutzung freier Kühlung
Der wesentliche Anteil der in Rechenzentren verbrauchten Energie wird von den Hardwarekomponenten in Wärme umgewandelt. Um ein Überhitzen zu vermeiden, muss eine Kühlung der IT-Komponenten erfolgen. Die Kälteversorgung wird dabei auf die Wärmemenge ausgelegt, welche bei maximaler Auslastung der IT-Komponenten entstehen würde und somit abzuführen wäre. In der Regel wird die maximale IT-Last jedoch selten erreicht, wodurch die Kälteversorgung für einen Großteil der Betriebszeit überdimensioniert ist. Bei ungeregelten Kälteerzeugern besteht die einzige “Steuerungsmöglichkeit“ in einem An- und Abschaltbetrieb. Aus Effizienzgründen empfiehlt es sich, einen neuen leistungsgeregelten Kompressor (mit Frequenz-Umrichter) einzusetzen. Der ständig wechselnde Kältebedarf kann dadurch mit jeweils angemessener Leistung versorgt werden. Auf diese Weise lassen sich Effizienzsteigerungen in Höhe von 5 – 10 % erzielen.
Noch effizienter als mit Kompressionskältemaschinen lässt sich die Kälte durch freie Kühlung erzeugen: Wenn die Außentemperatur geringer ist als die benötigte Temperatur des Kühlwassers, kann dieses über einen Freikühler gefahren und mithilfe der Umgebungsluft gekühlt werden. Der Effizienzgewinn, der sich durch den Einsatz von Freikühlern erzielen lässt ist dabei abhängig von den klimatischen Bedingungen am Standort und der im System ausgelegten Kühlwassertemperatur: Je kühler das Klima und je höher die ausgelegte Kühlwassertemperatur desto höher der Effizienzgewinn. Maßnahmen, wie z. B. die o. g. Kaltgangeinhausung stellen somit eine ideale Ergänzung der freien Kühlung dar.
Fördermöglichkeiten für die Fallbeispiele im Rahmen von STEP up!
Bei STEP up! können bis zu 30 % der Investitionsmehr- und -nebenkosten (z. B. Montage, Installation, Messeinrichtungen), die für die Effizienzsteigerung erforderlich sind, als förderfähige Kosten angesetzt werden. Dient eine Maßnahme ausschließlich der Effizienzsteigerung können folglich bis zu 30 % der Gesamtinvestitionskosten gefördert werden. Dies ist im vorliegenden Beispiel der Fall und somit können max. 30 % der gesamten Investitionskosten (inkl. Nebenkosten) als förderfähige Kosten geltend gemacht werden (s. Abb. 4).
Der Kosten-Nutzen-Wert der Maßnahme errechnet sich nun aus der beantragten Fördersumme (Kosten) und der Stromeinsparung, welche über die gesamte Nutzungsdauer der Technik erzielt wird (Nutzen).
Beantragt werden können in beiden Ausschreibungsarten grundsätzlich jeweils
• Einzelprojekte: Umsetzung von Maßnahmen im eigenen Unternehmen oder
• Sammelprojekte: Bündelung gleichartiger Maßnahmen durch sog. „Projektbündler“ zur Umsetzung bei Dritten (Unternehmen oder Private).
Bis Ende 2018 stehen 300 Mio. Euro Fördermittel zur Verfügung. Die 3. Ausschreibungsrunde läuft vom 1. März bis 31. Mai 2017. Weitere Informationen, Downloads und Projektbeispiele finden Sie auf www.stepup-energieeffizienz.de. Gerne können Sie sich bei Fragen auch direkt an den Projektträger wenden:
VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Projektträger STEP up!
Steinplatz 1
10623 Berlin
Telefon: 030 310078-5555
Telefax: 030 310078-102
E-Mail: stepup-information@vdivde-it.de
