Wie reduzieren sie energieverbrauch in it-infrastruktur ohne performanceeinbußen

In meinen Projekten erlebe ich immer wieder das gleiche Spannungsfeld: Auf der einen Seite der unbedingte Anspruch an Performance und Verfügbarkeit, auf der anderen Seite der steigende Druck, Energieverbrauch und CO2-Emissionen zu reduzieren. Die gute Nachricht: Es gibt zahlreiche Hebel, mit denen sich der Energiebedarf der IT-Infrastruktur deutlich senken lässt, ohne dass Anwender oder Geschäftsprozesse darunter leiden. Im Folgenden schildere ich pragmatische Ansätze, die ich in Kundenprojekten angewendet habe — mit konkreten Maßnahmen, Messungen und Praxisbeispielen.

Erst messen, dann optimieren: Grundlagen schaffen

Bevor man optimiert, muss man wissen, wo der Strom wirklich fließt. Ich beginne deshalb immer mit einer Bestandsaufnahme:

• Erfassung der Infrastruktur-Komponenten (Server, Storage, Netzwerkgeräte, Kühlung).
• Messung des Energieverbrauchs pro Rack oder Service (PDU-Messwerte, IPMI, intelligente Stecker).
• Monitoring von Auslastung, CPU/GPU-Last, Storage-I/O und Netzwerktraffic über Tools wie Prometheus/Grafana.
• Ermittlung des PUE (Power Usage Effectiveness) für Rechenzentren oder lokalen Serverräumen.

Ohne valide Messdaten bleibt vieles Vermutung. Nur mit konkreten KPIs lassen sich Maßnahmen priorisieren und ihr Erfolg bewerten.

Rechte-sizing und Auslastungsoptimierung

Ein häufiger Fehler ist die Überdimensionierung: Server und VMs stehen mit geringer durchschnittlicher Auslastung herum, verbrauchen aber Grundlast-Energie. Ich setze deshalb auf folgende Praktiken:

• Consolidation: Virtualisierung oder Containerisierung (z. B. Kubernetes) erhöht die Auslastung physischer Hosts.
• Rightsizing: Analyse von CPU/RAM-Profile und Anpassung der VM-Größen; unnötig große Instanzen werden verkleinert.
• Auto-Scaling: Lastabhängiges Hoch- und Herunterskalieren von Ressourcen reduziert Leerlaufverbrauch.

Praxisbeispiel: Bei einem Kunden konnten wir durch Rechte-Sizing von 120 VMs auf 80 VMs und Einsatz von Kubernetes die Serveranzahl um 35% reduzieren — bei gleicher Service-Performance.

Hardware effizient wählen: Mehr Leistung pro Watt

Die Hardware entscheidet maßgeblich über die Energieeffizienz. Hier einige Leitlinien, die ich empfehle:

• Moderne CPU-Architekturen: AMD EPYC, Intel Xeon Scalable und ARM-basierte Lösungen (z. B. AWS Graviton oder Ampere) bieten oft bessere Performance/Watt als ältere Generationen.
• NVMe-SSDs statt HDDs: SSDs reduzieren I/O-Latenzen und ermöglichen oft geringere Serveranzahl.
• GPU-Effizienz beachten: Beim Einsatz von GPUs (AI/ML) auf effiziente Modelle achten; manchmal ist eine neuere GPU-Generation pro Rechenleistung sparsamer.
• Power-Supply und Energiemodi: Hochwertige Netzteile (80 PLUS Gold/Platinum) und aktivierte Energiesparmodi sind wichtig.

Beim Einkauf kombiniere ich technische Benchmarks (z. B. SPECpower) mit realen Workload-Messungen, um die beste Wahl für den eigenen Use-Case zu treffen.

Kühlung und Standort: Energie für Klimaoptimierung minimieren

Die Kühlung ist oft der zweitgrößte Verbrauchsposten nach den IT-Geräten. Effektive Maßnahmen:

• Freie Kühlung (Free Cooling): Nutzung externer Luft bei geeigneten Klimabedingungen reduziert mechanische Kühlung.
• Hot/Cold-Aisle Containment: Physische Trennung von warmen und kalten Luftströmen verbessert Effizienz.
• Optimierung der Raumtemperatur: Erhöhung der Satztemperatur um einige Grad spart viel Energie — innerhalb der Herstellerempfehlungen.
• Edge-Standorte und regionale Verlagerung: Manche Regionen bieten kühlere Umgebungen oder grünen Strom; Rechenzentrumslokation kann den Gesamt-CO2-Footprint reduzieren.

Softwareseitige Hebel: Energieeffiziente Anwendungen

Nicht nur Hardware, auch Software beeinflusst Verbrauch. Ich arbeite mit Entwicklerteams an folgenden Maßnahmen:

• Code-Optimierung: Algorithmische Verbesserungen (weniger CPU-Last, effizientere Datenstrukturen) reduzieren Rechenzeit.
• Batch-Verarbeitung außerhalb der Spitzenzeiten: Nicht-zeitkritische Jobs in Zeiten mit niedriger Gesamtauslastung oder zu Zeiten mit hoher Verfügbarkeit grünen Stroms planen.
• Cache-Strategien: Effektives Caching reduziert I/O-Last und damit Energieaufwand.
• Serverless und managed services: Für kleine/variable Workloads lohnt sich Serverless, weil Ressourcen nur bei Bedarf laufen.

Cloud, Hybrid oder On-Prem? Eine differenzierte Betrachtung

Die Cloud wird oft pauschal als effizienter dargestellt. Meine Empfehlung: bewerten Sie konkret anhand Ihrer Workloads.

• Cloud Vorteile: Skaleneffekte, moderne Hardware, Anbieter bieten oft bessere PUE und nutzen erneuerbare Energie (z. B. Google, Microsoft, AWS).
• On-Prem Vorteile: Kontrolle über Kühlung, Hardware-Lebenszyklus und Standort; in manchen Fällen günstiger, wenn Infrastruktur bereits effizient betrieben wird.
• Hybrid-Ansatz: Kritische, latenzempfindliche Workloads on-prem, variable Batch-Workloads in die Cloud auslagern.

Tools wie der AWS Customer Carbon Footprint oder Microsofts Sustainability Calculator helfen, Emissionen und Energieverbrauch vergleichbar zu machen.

Operational Excellence: Laufende Optimierung und Automatisierung

Nach der Umsetzung einzelner Maßnahmen ist kontinuierliches Monitoring entscheidend. Ich empfehle:

• Dashboards für Energie- und Performance-KPI (z. B. Grafana mit Prometheus + PDU-/IPMI-Daten).
• Alarme bei ineffizienten Zuständen (z. B. niedrige Auslastung mit hohem Energieverbrauch).
• Regelmäßige Reviews und ein grünes Runbook, das Verantwortlichkeiten und Maßnahmen beschreibt.

Praktische Beispiele und Zahlen

Tools und Technologien, die ich empfehle

• Monitoring: Prometheus + Grafana, InfluxDB
• Messung: intelligente PDUs, DCIM-Tools, IPMI-Statistiken
• Analyse: PowerTOP (Linux), vendor-spezifische Tools (HPE iLO, Dell iDRAC)
• Cloud-Features: AWS Graviton-Instanzen, Azure Sustainability Calculator, Google Carbon-Aware Scheduling

Ein Aspekt möchte ich besonders betonen: Energieeffizienz ist kein einmaliges Projekt, sondern ein laufender Prozess. Kleine, schnell umsetzbare Maßnahmen (z. B. Auto-Scaling, PUE-Messung) bringen sofort Effekt, während größere Investitionen (Hardware-Neubeschaffung, Rechenzentrumsumbau) langfristig signifikante Einsparungen liefern.

Wenn Sie möchten, können wir gemeinsam einen kurzen Energiescan Ihrer Infrastruktur planen: 1) Messpunkte definieren, 2) Quick Wins identifizieren, 3) Roadmap für mittelfristige Maßnahmen erstellen — so entsteht eine pragmatische, priorisierte Strategie, die Performance sichert und den Energieverbrauch nachhaltig senkt.