Wind gibt es in Nordfriesland reichlich – und so stellten sich Karl Rabe, Theodor Steensen und Jan-Martin Hansen Anfang 2015 aus Nordfriesland die alles entscheidende Frage: »Wenn Rechenzentren so viel Energie verbrauchen – immerhin drei Prozent des globalen Stromverbrauchs – und das mit so hohem CO2-Ausstoß verbunden ist, wieso gibt es in Nordfriesland kein Rechenzentrum, das mit Windenergie betrieben wird?«
Das wollten sie ändern. Schließlich verfügt ihre Heimat über Gigawattstunden Kapazität an Windenergie. Zudem war bereits 2015 der Glasfaserausbau schon weit vorangeschritten – ideale Voraussetzungen, um ein Rechenzentrum nachhaltig zu betreiben. So entstand die Idee zu Windcloud, einem jungen Unternehmen, das sich auf grüne Rechenzentrums-Dienstleistungen spezialisiert hat.
Karl Rabe und sein Team standen vor drei großen Herausforderungen: »Wir mussten ein sicheres Rechenzentrum in Nordfriesland bauen, dieses autark mit nachhaltiger, vor allem aus Wind gewonnener Energie versorgen und eine stabile Cloud-Umgebung aufbauen.«
Das Rechenzentrum entsteht
Eigentlich sollte das Rechenzentrumsraum in eine bereits bestehende Halle integriert werden. Doch dieser Plan scheiterte. »Da wir am Standort räumlich begrenzt waren und die Voraussetzungen weder hinsichtlich der Internetanbindung noch hinsichtlich des Stroms zufriedenstellend waren, entschieden wir uns für ein modulares Rechenzentrumssystem«, so Rabe. Die Suche nach einem neuen Standort klärte sich gleich nach der Cebit 2016, wo sich die jungen Unternehmer über Container-Rechenzentren informiert hatten und begeistert von dieser Idee waren. Aus Budgetgründen war ein eigenes Konzept notwendig. Die vorhandene energetische Infrastruktur, bestehend aus Windpark, Speicherbatterie und Biogasanlage, überzeugte das Team vom Standort Braderup.
»Die Rechenzentrums-Container wollten wir zunächst in unmittelbare Nähe zur Speicherbatterie aufstellen, da das Gelände schon mit einem Zaun gesichert war und wir energetisch von der Nähe profitiert hätten. Da es noch Schwierigkeiten mit der technischen Abnahme bestimmter Teile der Batterie gab, konnten wir diesen Standort leider nicht direkt beziehen. So entschieden wir uns für einen Standort direkt neben der zweiten Redundanz, der Biogasanlage, möglichst nah an der Batterie.«
An diesem Standort konnte Windcloud ihr Rechenzentrumskonzept umsetzen. Aufgrund von rechtlichen und technischen Schwierigkeiten mit dem Hybridspeicher standen zunächst der Aufbau des Rechenzentrums und der Cloud im Fokus.
Jeder 40-Zoll-Container hat eine Breite von ca. 2,5 m und eine Höhe von ca. 2,60 m. Daraus resultiert, bei einer Länge von 12,45 m, eine Nutzfläche von ca. 31 m². Im Rechenzentrumsbereich rechnet man mit ca. drei Quadratmeter pro Rack. Pro Container sollten zehn Racks einen Platz finden. Um problemlos an die Vor- und Rückseite der Racks zu kommen, setzen die meisten Hersteller auf ein Schienensystem. Damit kann man bis zu 800 kg schwere Racks von Hand bewegen. Windcloud hat eine noch bessere Lösung gefunden: Die Racks stehen um 30 Grad gedreht im Container. Dies bringt gleich zwei Vorteile: »Wir können die Server bis 800 mm problemlos ein- und ausbauen und durch die Drehung entsteht eine natürliche Bewegung der warmen Abluft in Richtung des hinteren Endes des Containers. Bei den Racks setzen wir höhebedingt auf Standard 42 HE Schränke, die 800 mm breit und 1000 mm tief sind. Durch die Breite können wir bequemer verkabeln«, erklärt Rabe.
Quelle: Windcloud
Nordfriesland ist kühl – und bietet somit ideale klimatisch günstigen Bedingungen für eine direkte, freie Kühlung der Container. Das gilt für 98 % des Jahres, ein deutlicher Standortvorteil gegenüber südlicheren Städten wie Frankfurt. Durch den oben beschriebenen Aufbau wird eine natürliche Kalt- und Warmgangeinhausung erzeugt, die durch Maßnahmen ober- und innerhalb der Racks perfektioniert wird. Die Luft wird an der vorderen linken Seite gefiltert in den Container eingeleitet, findet ihren Weg durch die Server und wird an der hinteren rechten Seite mit redundanten Lüftern abgesaugt. Im Winter wird die Luftzufuhr in den Racks durch Leitbleche gedrosselt, so bleibt die Wärme im Container. Damit lässt sich eine stabile und gleichbleibende Umgebungstemperatur im Container realisieren. Das System ist auf eine mittlere elektrische Leistung von 6 kW pro Rack ausgelegt, das ergibt eine Gesamtleistung von 60 kW pro Container.
Ein Standardcontainer alleine erfüllt natürlich bei weitem nicht die Sicherheitsanforderungen an ein Rechenzentrum. Mit seiner stabilen Stahlhülle verfügt dieser jedoch über eine sehr gute Basis, um weitere Sicherheitsmaßnahmen zu implementieren. So stehen die Container innerhalb des eingezäunten Geländes auf gesicherten Fundamenten. Die Containertüren sind mit speziellen elektromechanischen Schlössern gesichert, nach der Außentür kommt eine weitere physische Käfigsperre mit elektronischem Schloss. Dahinter befinden sich die einzeln gesicherten Racks. Selbstverständlich ist auch die Alarmanlage auf dem neusten Stand und überwacht die Container nach außen wie nach innen.
Autarke Energieversorgung
Karl Rabe gibt es unumwunden zu: »Zu Beginn des Jahres hatten wir in diesem Bereich noch sehr viele Fragezeichen.« Dabei ist die Umsetzung einer autarken Stromversorgung aus technischer Sicht relativ überschaubar. Für den Partner, der das elektrische Grundsystem von Windpark und Batterie entworfen und gebaut hat, waren vielmehr die rechtlichen Fragen kritisch. »Die echt nachhaltige Energieversorgung ist der wichtigste Faktor für unser Geschäftsmodell, denn sie bietet auch die Möglichkeit, auf die üblichen teuren Energieanlagen zu verzichten. Allerdings sind mit Windpark, Hybridspeicher und Rechenzentrum, drei GmbHs ergo drei juristische Personen eingebunden«, führt der junge Unternehmer weiter aus.
»Um den Kern unseres Geschäfts umzusetzen, hatten wir beinahe keine Handhabe. Durch unsere Mitgründer Jan-Martin Hansen und Theo Steensen sind wir allerdings sehr gut in Verbänden wie Arge Netz und BWE vertreten. Gemeinsam wurde dort schon vor unserer Gründung das Projekt NEW 4.0 (Norddeutsche Energiewende 4.0) angestoßen.«
Somit kann die Batterie seit Januar 2017 am Standort Braderup genutzt werden, ohne dass alle Abgaben wie Stromsteuer, Netzentgelte oder EEG Umlage für Windcloud relevant werden. Erst danach ließ sich die Anbindung des Hybridspeichers mit dem Windpark realisieren. Und damit endlich auch Windenergie zusammen mit dem Speicher in das Rechenzentrum bringen. Das Konzept ist 100 Prozent nachhaltig: Primär wird das Rechenzentrum direkt mit Windenergie versorgt. Wenn diese nicht zur Verfügung steht, übernimmt die Batterie die Energieversorgung. Ist nach 14 Stunden auch diese Kapazität aufgebraucht, springen die Backup-Biogasmotoren an.
Ein Cloudprodukt bauen
Dies war eine der großen Überraschungen des ersten Jahres: Offensichtlich ist Openstack eine Open-Source-Cloud-Lösung mit 100 Tools, die das Aufsetzen unterstützen und mit 100 Tools, die den Betrieb unterstützen. »Wir haben Sie alle ausprobiert«, sagt Rabe, »Jede Distribution haben wir uns angeschaut – ob Canoncial, Mirantis, Red HAT, Kolla Ansible oder Manuell. Mit unserem kleinen Team war es aber nicht möglich, ein stabiles hochverfügbares Produkt daraus aufzubauen. Interessanterweise wurde Openstack instabiler, je hochverfügbarer wir es aufsetzten. Wir waren kurz davor, uns für einen sehr teuren Partner zu entscheiden, bis wir einen entscheidenden Tipp bekamen: ›You guys need to check out OpenNebula‹.«
OpenNebula hat zwar denselben Ansatz wie Openstack, dahinter steht allerdings kein Konsortium aus vielen 100 Firmen, sondern nur eine. Und – OpenNebula funktionierte. Es hat alle Basisfunktionen, die das Windcloud-Team benötigte, um daraus ein Produkt zu machen. »Wir haben ein Jahr im Dunkeln getappt, bis wir endlich die passende Lösung für uns fanden«, erinnert sich Rabe.
Die Reise von Windcloud geht weiter. »Überrascht hat uns einerseits, mit welchen einfachen Mitteln wir ein sehr fähiges Rechenzentrum realisieren konnten, und andererseits, wie schwierig es war, eine produktionsfähige Openstack-Cloud aufzubauen«, so das Fazit von Karl Rabe. Der Aufwand hat sich gelohnt: Mittlerweile realisiert das junge Unternehmen jeden Monat mindestens ein neues Produkt und freut sich über das positive Kunden-Feedback.
Colocation
https://windcloud.org/colocation/
Virtuelle Server
https://windcloud.org/virtuelle-server/
Cloud-Infrastruktur
https://windcloud.org/cloud-infrastruktur/
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