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Wie Microsoft den Wasser- und Energieverbrauch von Rechenzentren misst, um die Nachhaltigkeit von Azure zu verbessern

Veröffentlicht am 22 April, 2022

Corporate Vice President, Cloud Operations + Innovation

Eines der größten Diskussionsthemen auf der COP26, der globalen Klimakonferenz im November 2021, war, wie ein Mangel an zuverlässiger und konsistenter Messung den Fortschritt auf dem Weg zu Netto-Null-Emissionen beeinträchtigt. Ich habe über dieses Problem nachgedacht und möchte heute am Tag der Erde bekanntgeben, wie wir zukünftig den Energie- und Wasserverbrauch in unseren Rechenzentren messen, um die Nachhaltigkeit der Azure-Cloud zu verbessern.

Heute geben wir bekannt, wie Microsoft und unsere Rechenzentren zukünftig dazu beitragen, dieses Messproblem zu lösen.

Die Umweltziele sind zwar ähnlich, doch jede Branche steht vor individuellen Herausforderungen bei der Messung ihrer CO2-Emissionen, um eine Nachhaltigkeitsstrategie zu entwickeln. Das ist einer der Hauptgründe dafür, dass wir zusammen mit der ClimateWorks Foundation und 20 anderen führenden Organisationen die Carbon Call-Initiative ins Leben gerufen haben. Auch Microsoft Cloud for Sustainability haben wir aus diesem Grund entwickelt. Mit dieser Azure-basierten Plattform können Unternehmen unterschiedliche Datenquellen an einem Ort kombinieren, um Erkenntnisse zur Verbesserung des Nachhaltigkeitsansatzes zu gewinnen.

Wir haben gelernt, wie wichtig es ist, den Energie- und Wasserverbrauch unserer Rechenzentren zu messen, um die Nachhaltigkeit bei unseren geschäftlichen Entscheidungen zu berücksichtigen. Im Folgenden stelle ich unsere neuen PUE- und WUE-Metriken (Power/Water Usage Effectiveness) für Rechenzentren vor. Wir haben uns Designziele in Form einer theoretischen Schätzung des effizientesten Betriebs unserer Rechenzentren gesetzt, um diese Lösungen zu realisieren. Dabei haben wir darauf geachtet, dass Messungen der tatsächlichen Effizienz vorliegen. Diese Ziele könne je nach Generation und Nutzung der Rechenzentren variieren. Neuere Rechenzentrumsgenerationen und Rechenzentren, die mit Spitzenauslastung betrieben werden, sind beispielsweise effizienter. Diese Statistiken verfolgen wir auf globaler Ebene und für unsere Geografien: Nord-, Mittel- und Südamerika, Asien-Pazifik und EMEA (Europa, Naher Osten und Afrika).

Was ist die Power Usage Effectiveness (PUE)?

Die PUE ist eine Metrik, mit der gemessen wird, wie ein Rechenzentrum die für den Betrieb notwendige Energie verbraucht. Dabei werden auch Systeme für die Stromversorgung, Kühlung und den Betrieb von Servern, Datennetzwerken und Beleuchtung berücksichtigt. Je näher das PUE-Ergebnis an „1“ ist, desto effizienter wird die Energie genutzt.

Die lokale Umgebung und die Infrastruktur können sich auf die Berechnung der PUE auswirken, doch es gibt auch je nach Anbieter geringfügige Abweichungen. Hier sehen Sie die einfachste Formel für die PUE:

Power Usage Effectiveness (PUE) für Microsoft-Rechenzentren ist gleich (gesamter Energieverbrauch für die Einrichtung) geteilt durch (gesamter Energieverbrauch für Computing)

Wir entwerfen und bauen unsere Rechenzentren nach dem optimalen PUE-Ergebnis. Wir können das optimale PUE-Ergebnis auch mit hoher Genauigkeit vorhersagen. Da wir uns ständig weiterentwickeln, beziehen wir diese Änderungen in die Rechenzentrumsdesigns ein, um so nah wie möglich an die Zahl „1“ zu kommen. Das Design der neuesten Generation unserer Rechenzentren kommt auf eine PUE von 1,12 – und mit jeder neuen Generation möchten wir noch effizienter werden. Im folgenden Diagramm stehen die blauen Balken für unsere geschätzten bzw. angestrebten PUE-Ergebnisse, während die grauen Balken für unsere tatsächlichen PUE-Ergebnisse stehen. Wie Sie sehen können, ist die tatsächliche PUE in der Region Asien-Pazifik höher. Das liegt teilweise an den höheren Umgebungstemperaturen in dieser Region, wodurch mehr Kühlung benötigt wird.

Die tatsächliche PUE für den Betrieb liegt in fast jeder Region über der angestrebten PUE.

Vergleich des PUE-Designziels mit tatsächlicher PUE für Nord-, Mittel- und Südamerika, Asien-Pazifik, Europa/Naher Osten/Afrika und weltweit

Was ist die Water Usage Effectiveness (WUE)?

Die WUE ist eine weitere wichtige Metrik im Zusammenhang mit dem effizienten und nachhaltigen Betrieb unserer Rechenzentren und ein entscheidender Aspekt auf dem Weg zu unserem erklärten Ziel, bis zum Jahr 2030 mehr Wasser zurückzuführen als wir verbrauchen.

Die WUE wird berechnet, indem der Wasserverbrauch für die Befeuchtung und Kühlung in Litern durch den jährlichen Gesamtenergieverbrauch für den Betrieb der IT-Ausrüstung in Rechenzentren in Kilowattstunden geteilt wird.

Water Usage Effectiveness (WUE) für Microsoft-Rechenzentren ist gleich (jährlicher Wasserverbrauch für die Befeuchtung und Kühlung in Litern) geteilt durch (jährlicher Gesamtenergieverbrauch für den Betrieb der IT-Ausrüstung in Kilowattstunden)

Genau wie bei der PUE gibt es auch hier Variablen, die sich auf die WUE auswirken können. Viele davon richten sich nach dem Standort des Rechenzentrums. Die Luftfeuchtigkeit ist je nach Region höher oder niedriger. Rechenzentren in kühleren Regionen, zum Beispiel in Schweden oder Finnland, haben naturgemäß einen geringeren Wasserverbrauch für die Kühlung. Unsere Rechenzentrumsdesigns minimieren den Wasserverbrauch. Im folgenden Diagramm stehen die blauen Balken für unsere geschätzten bzw. angestrebten WUE-Ergebnisse, während die grauen Balken für unsere tatsächlichen WUE-Ergebnisse stehen. Auch hier ist der Wert für die Region Asien-Pazifik aufgrund der höheren Umgebungstemperaturen höher – und damit auch der gesteigerte Bedarf für wassergekühlte Kältemaschinen an manchen Orten.

Vergleich des WUE-Designziels mit tatsächlicher WUE für Nord-, Mittel- und Südamerika, Asien-Pazifik, Europa/Naher Osten/Afrika und weltweit

Wir wenden unsere Standards auch weiterhin auf Technologien zur Reduzierung des Wasserverbrauchs an. Ein Beispiel dafür ist unser Rechenzentrum in Phoenix, Arizona, wo die Server die meiste Zeit des Jahres direkt mit der Außenluft gekühlt werden. Wenn das nicht möglich ist, erfolgt die Kühlung durch Direktverdampfung, für die im Vergleich zu anderen, konventionellen wasserbasierten Kühlsystemen wie wassergekühlten Kältemaschinen nur ein Bruchteil des Wasserverbrauchs anfällt.

Darüber hinaus betreiben wir unser Rechenzentrum mit Strom aus dem Solarprojekt „Sun Streams 2“ unseres lokalen Partners Longroad Energy. Dadurch verbrauchen wir weniger Wasser als bei herkömmlichen Stromerzeugungsprozessen und erwarten eine jährliche Wassereinsparung von 356 Millionen Litern.

Scope 3 und Lieferkette

Bereits aus unserem im März veröffentlichten jährlichen Nachhaltigkeitsbericht geht hervor, dass wir bei vielen Zielen gute Fortschritte gemacht haben. Die Scope-1- und Scope-2-Emissionen für das gesamte Unternehmen konnten durch die Investitionen in erneuerbare Energie insgesamt um etwa 17 Prozent im Vergleich zum Vorjahr gesenkt werden. Gleichzeitig sind jedoch unsere Scope-3-Emissionen um etwa 23 Prozent im Vergleich zum Vorjahr gestiegen.

Die Scope-3-Emissionen (Gesamtemissionen in der kompletten Wertschöpfungskette eines Unternehmens) sind am schwierigsten zu kontrollieren und zu senken, da wir Veränderungen häufig nur geringfügig beeinflussen können. Wir wissen, dass es sich dabei um eine Langzeitaufgabe handelt. Deshalb konzentrieren wir uns in diesem Jahr verstärkt auf die Operational Discipline, die auf zuverlässigen Daten basiert. Wir haben auch mit Partnern aus der gesamten Branche wie Infrastructure Masons zusammengearbeitet, um Transparenz für die CO2-Emissionen in der Lieferkette für Rechenzentren zu schaffen. Zu diesem Thema geben wir auf dem vom 25. bis 27. April stattfindenden Datacloud Global Congress interessante Neuigkeiten bekannt.

Weitere Informationen

Uns ist bewusst, wie wichtig Datentransparenz und -konsistenz für unsere Kunden sind, um die richtigen Geschäftsentscheidungen zu treffen. Deshalb hoffen wir, dass die heutige Ankündigung zu unseren PUE- und WUE-Daten einen wichtigen Beitrag zu informierten Entscheidungen zu Nachhaltigkeitsstrategien leistet.

Weitere Informationen zum Betrieb unserer Rechenzentren und unseren derzeitigen Bemühungen finden Sie unter: