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| Das in diesem Bericht beschriebene Forschungsvorhaben untersucht Kennzahlen für die ökologische Beurteilung von Rechenzentren. Im Fokus des Vorhabens steht die Entwicklung Überprüfung und Verbreitung eines praktikablen Kennzahlensystems zur ganzheitlichen und richtungssicheren Bewertung der Ressourceneffizienz und Umweltwirkungen von Rechenzentren. Hierzu wird ein Kennzahlensystem hergeleitet und erprobt das nicht nur die Energieeffizienz ausgewählter Teilbereiche von Rechenzentren in der Nutzungsphase bewertet sondern die von Rechenzentren erbrachte IT-Leistung ins Verhältnis zur Inanspruchnahme von natürlichen Ressourcen über den gesamten Lebensweg setzt. Im ersten Schritt wird der Istzustand zu den Kennzahlen für die Bewertung der Ressourceneffizienz und der Umweltwirkungen von Rechenzentren untersucht in Form von Kennzahlensteckbriefen und grafischen Übersichten dargestellt und der aktuelle Stand der Normung herausgearbeitet. Zum einen werden die Ansätze identifiziert die dem Forschungsvorhaben als Ausgangspunkt für die weitere Entwicklung dienen und zum anderen die Forschungslücken bestimmt die mit dem Vorhaben vorrangig adressiert werden sollen. Weiterhin werden die existierenden Methoden und Wirkungsindikatoren der Ökobilanzierung auf ihre Eignung zur Bewertung der Ressourceninanspruchnahme und der Umweltwirkungen von Rechenzentren über den Lebensweg überprüft. Im zweiten Schritt wird der Einfluss der Merkmale von Rechenzentren auf die Anwendbarkeit und Ausprägung von Kennzahlen diskutiert um die Notwendigkeit zur Differenzierung des Kennzahlensystems nach unterschiedlichen Arten von Rechenzentren zu bestimmen. Davon ausgehend werden die Leistungs- und Aufwandsindikatoren entwickelt. Die Spezifikation der IT-Leistungsindikatoren stützt sich unter anderem auf Benchmark-Daten der Standard Performance Evaluation Council. Die ganzheitliche Erfassung der Ressourceninanspruchnahme und der Umweltwirkungen erfordert weitreichende Modellierungsarbeiten unter Zuhilfenahme der Lebenszyklus-Datenbanken ProBas und ecoinvent. Um die jeweiligen Teilergebnisse zusammenzuführen wird ein MS EXCEL-basiertes Berechnungswerkzeug (KPI4DCE-Tool) entwickelt das die Kennzahlen mittels standardisierter Eingaben der Betreiber von Rechenzentren automatisiert berechnet und zudem weitere Detailauswertungen ermöglicht. Die Untersuchung der Herausforderungen der praktischen Anwendbarkeit des entwickelten Kennzahlensystems und des KPI4DCE-Tools steht im Fokus des dritten Arbeitsschrittes. Zur Überprüfung der Anwendbarkeit in der Praxis werden exemplarisch in drei Produktivrechenzentren die zur Berechnung der Kennzahlen notwendigen Informationen erhoben und die Ergebnisse vergleichend gegenübergestellt. Darüber hinaus werden mittels der erfassten Messdaten partiell Sensivitätsanalysen durchgeführt um die Auswirkungen von Modellierungsentscheidungen und der systembedingten Wechselwirkungen zu analysieren und die Robustheit und die Richtungssicherheit der Kennzahlen bewerten zu können. Basierend auf den Ergebnissen des Praxistests schließt der Forschungsbericht mit Empfehlungen für die Weiterentwicklung des Umweltzeichens Blauer Engel für energieeffizienten Rechenzentrumsbetrieb (RAL-UZ 161) und gibt Hinweise zu möglichen zukünftigen Aktivitäten der Normung von Kennzahlen für Rechenzentren. Darüber hinaus wird der Forschungsbedarf formuliert den zukünftige Vorhaben adressieren sollten. | |
| Within the framework of the research project described in this report key performance indicators (KPI) for the ecological assessment of data centers are investigated. The focus of the research project is the development review and dissemination of a practical KPI system for the holistic and reliable assessment of the resource efficiency and environmental impacts of data centers. In particular a KPI system is developed and tested that not only evaluates the energy efficiency of selected subsystems of data centers in the use stage. Rather a KPI system is designed to reflect the ratio of the IT performance provided by a data center to the use of natural resources over the entire life cycle of that data center. In the first step the state of the art of KPIs for the assessment of the resource efficiency and the environmental impacts of data centers is explored and presented in the form of profile letters and diagrams and the current state of international standardization projects is reviewed. On the one hand the approaches are identified that are used as a starting point for the further development and on the other hand the existing research gaps are determined that are addressed primarily by the research project. Furthermore an overview of the existing methods for the life cycle assessment is prepared and a first selection is made with regard to the indicators most suitable for the purpose of accounting the resource consumption and the environmental impacts of data centers holistically. In the second step the influence of the characteristics of data centers on the applicability and comparability of KPIs is discussed in order to determine the necessity of the differentiation of the KPI system according to different types of data centers. Based on the findings the performance and resource consumption indicators are developed. The specification of the performance indicators is based among other things on performance benchmark data from the Standard Performance Evaluation Council. The accounting of the resource consumption requires extensive modeling work with the help of life cycle databases such as ProBas and ecoinvent. Furthermore the KPI4DCE-Tool is developed that must be filled with measurement data by data center operators in order to be able to calculate the specified KPIs automatically. The practical applicability of the developed KPI system and the calculation tool is examined in the third part of the project. For this purpose the measurement data required for the computation of the KPIs is collected in three real life data centers and the results are compared. In addition partial sensitivity analyses are conducted in order to analyze the effects of the system-related interactions and modeling-related decisions and to evaluate the robustness and reliability of the developed KPIs. Based on the results the research report concludes with recommendations for the further development of the Blue Angel eco-label for energy-efficient data center operation (RAL-UZ 161) and provides information on possible future activities for the standardization of KPIs for data centers. In addition open research questions are formulated that shall be addressed by future projects. |
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