Kyotowiel moet doorbraak bewerkstelligen

Via zwaar bewaakte dozen loopt het dataverkeer. Maar de over de aardbol razende terabytes vreten energie. De CO2-uitstoot is enorm. Met buitenlucht koelen is de trend: energie besparen bij datacenters.

KyotoCooling, koelsysteem voor datacenters/servers. Hier de warme straat van het koelsysteem. foto Johannes van Assem 04-05-2009 Amersoort Koelinstallatie voor datacenter/serverkasten van Kyoto kooling. Warme lucht wordt door een draaiend wiel gepompt. De opgewarmde kant van het wiel draait en wordt in een andere kamer gekoeld aan de buitenlucht. Hier de warme straat van de koelinstallatie. Assem, Johannes van

Voor vertrek nog snel de vertrektijden van de treinen opzoeken. Tussen de vergaderingen door even het recept voor de moussaka van vanavond ‘googelen’. En op YouTube dat filmpje bekijken van de zingende Schotse maagd, waar iedereen het al dagen over heeft.

Wat een computer ook binnenhaalt of verzendt, het zijn uiteindelijk allemaal nullen en enen die met de snelheid van het licht over de wereld schieten. Datacenters spelen hierin een centrale rol. Het zijn nietszeggend ogende, maar o zo belangrijke en daarom streng bewaakte vierkante dozen op industrieterreinen. De pakhuizen en vliegvelden van de digitale informatie. Noem een bedrijf of organisatie, van TomTom via Rabo tot Albert Heijn, en de kans is groot dat hun websites werken op computers in een datacenter.

De over de aardbol razende terabytes vreten energie. Toch bleef het dataverkeer in de klimaatdiscussie lange tijd ongenoemd. McKinsey doorbrak vorig jaar de stilte. De datacenters in de wereld stoten al meer CO2 uit dan een land als Argentinië of Nederland, schreef het adviesbureau in zijn rapport Revolutionizing Data Center Efficiency. Ze verbruiken inmiddels 2 procent van de mondiale elektriciteit. En in 2020 zal hun CO2-uitstoot, als alles zo doorgaat, vier keer zo groot zijn. Datacenters zullen dan vervuilender zijn dan de hele mondiale luchtvaart.

Er is een eenvoudige vuistregel voor het energieverbruik van datacenters. Tegenover elke eenheid energie voor rekenkracht staat een vrijwel gelijke eenheid voor de koeling. In de koeling van de warme computerruimtes zit dus bijna de helft van het energieverbruik van de datacenters. Daarop kan veel bespaard worden.

Rens Nisters is technisch manager bij een groot datacenter van databeheerder Easynet bij Schiphol. Hij herinnert zich nog hoe een datacenter er tien jaar geleden uitzag. „De kasten met computers werden gewoon links en rechts neergezet. De hele ruimte werd gekoeld met een paar stevige airco’s, ook als hij half leeg stond. Het was altijd erg koud in die ruimtes. Een verspilling van jewelste.”

En kijk nu eens. De kasten staan strak in het gelid, verdeeld in zogeheten ‘koude’ en ‘warme straten’. Die zijn fysiek gescheiden, zodat de verse, koude koellucht en de warme, ‘verbruikte’ lucht niet mengen. De enige verbinding tussen de straten zijn de computers, die met de voorkant in de koude en met de achterkant in de warme straat staan. Gretig zuigen ze de koele lucht naar binnen, die er aan de achterkant verhit uitkomt.

Maar wat dit datacenter bijzonder maakt, is dat het wordt gekoeld met buitenlucht. Koelen met buitenlucht is de trend van dit moment in de databranche en het bespaart heel veel energie. Dat gebeurt niet door een grote deur open te zetten en de lucht maar naar binnen te laten stromen. Op het dak staan grote radiatoren. Die koelen water dat vervolgens naar een koelmachine wordt geleid, in een van de warme straten. De koelmachine koelt de ruimte doordat het koude water de warmte van de ‘verbruikte’ lucht opneemt. Die gaat vervolgens weer naar boven om af te koelen in de radiatoren, en zo herhaalt het proces zich eindeloos. „De airco wordt alleen nog maar ingezet als het buiten warmer is dan 27 graden'', zegt Nisters.

Easynet heeft 9 miljoen euro in de installatie geïnvesteerd, en het stroomverbruik is volgens het bedrijf met een kwart gedaald. Dat scheelt jaarlijks 1,7 miljoen ton CO2 in de atmosfeer. Het bedrijf bespaart hiermee ook jaarlijks 400.000 euro aan elektriciteitskosten, maar daar is het niet om te doen, zegt marketing manager Cathy van de Garde. Tenminste, niet alléén daarom. „Het is wereldwijd ons beleid om zo milieuvriendelijk mogelijk te werken”, zegt zij. „Natuurlijk zullen datacenters altijd grote vervuilers blijven. ‘Groene datacenters’ bestaan niet. Maar we kunnen wel zo zuinig mogelijk werken.”

Er wordt bij veel datacenters nog inefficiënt gewerkt, zegt Ted van Hintum, woordvoerder van branchevereniging ICT~Office. Zijn vereniging streeft er, samen met het ministerie van Economische Zaken, naar dat haar leden in 2020 30 procent efficiënter werken dan in 2006 – en als het even kan 50 procent efficiënter in 2030. „Een besparing van gemiddeld 2 procent per jaar, die is haalbaar”, zegt hij. Bedrijven – datacenters, maar ook gewone bedrijven – kunnen daarbij voor advies (gratis) een beroep doen op het innovatieagentschap van Economische Zaken, Senternovem. Zo moeten alle bedrijven met een omvangrijke IT-afdeling zuiniger gaan werken.

Intussen verrijst in Nederland het ene na het andere datacenter met free cooling, zoals buitenluchtkoeling in de branche wordt genoemd. Datacenterbedrijf Evoswitch heeft er een bij Amsterdam laten bouwen, vastgoedbedrijf TCN in de Eemshaven, en Getronics PinkRoccade – eigendom van telecombedrijf KPN – heeft een hele nieuwe generatie datacenters gepland die met buitenlucht zullen worden gekoeld. Nog even, en de airco gekoelde datacenters zijn de SUV’s van de ICT-branche. „Sterker nog, met alleen airco krijg je in de EU geen vergunning meer”, zegt Kees Loer, projectmanager van TCN Eemshaven, een belangrijke locatie van Google en het grootste datecenter in de Benelux.

TCN gaat een nieuw datacenter bouwen in Rotterdam en zal daar een heel nieuw type buitenkoeling gebruiken: KyotoCooling, vernoemd naar de internationale klimaatconferentie in de Japanse stad Kyoto in 1997. Het is een Nederlandse vinding die nog maar net het experimentele stadium ontgroeid is. Kern van de constructie is een langzaam draaiend wiel, het ‘Kyotowiel’, dat warmte van de binnenlucht opneemt en dit afgeeft aan de buitenlucht.

In een werkloos geworden datacenter van KPN, aan de rand van Amersfoort, staat een draaiende proefinstallatie. Mees Lodder, een ICT-consultant die voor zichzelf is begonnen, leidt zijn bezoek rond. Het is nog maar drie jaar geleden dat hij zijn ei van Columbus uitvond. Hij ging snel met een zakenpartner aan de slag en in het najaar van 2007 draaide het Kyotowiel zijn eerste rondjes. Met dank aan KPN. „KPN heeft ons vanaf het begin gesteund, zonder hen was het niet gelukt. Of niet zo snel.”

Het metersgrote wiel is van aluminium en is opgebouwd uit een honingraatstructuur, om zoveel mogelijk warmte te kunnen opvangen. Door grote ventilatoren wordt warme lucht in de ruimte geblazen waar het wiel zich bevindt. De ene helft van het wiel bevindt zich binnen, de andere helft buiten. Binnen warmt het op, buiten koelt het af. Warme lucht stroomt door het wiel heen naar een andere ruimte. Van daaruit wordt de afgekoelde lucht teruggebracht naar de serverruimtes.

Dat KPN vanaf het begin KyotoCooling heeft gesteund, is te danken aan Hans Schreuders. Tot een paar maanden geleden was hij technisch eindverantwoordelijk voor de datacenters van KPN. „Vanaf het begin geloofde ik in het idee”, zegt Schreuders. „Toen ze genoeg hadden van mijn gezeur, zei de directie: laat het zien of hou erover op.” Sinds een paar maanden is hij gepensioneerd. Nu promoot hij op vrijwillige basis KyotoCooling. Presentaties geven, journalisten bijpraten. „Ik vind dit veel te leuk om ermee te stoppen. Uit Canada, de VS, Mexico, Polen, Duitsland, Australië, uit de hele wereld is belangstelling.”

Op deze dag is een belangrijke Amerikaanse delegatie op bezoek. De elf mannen en vrouwen werken voor het National Center for Atmospheric Research, een van de belangrijke studiecentra in de wereld die onderzoek doen naar de opwarming van de aarde. Voor hun berekeningen hebben ze een fors datacenter nodig en ze overwegen KyotoCooling aan te schaffen. Ze staan in groepjes te overleggen, werken aan laptops en bekijken een scherm waarop het actuele energieverbruik wordt aangegeven. Voor iedere kilowatt computervermogen staat niet meer één kilowatt aan koeling – de vuistregel – maar 0,2 kilowatt. Een besparing van tientallen procenten.

„Energie is een grote kostenpost geworden”, vertelt ingenieur Krista Laursen. „Verder willen we onze carbon footprint zo klein mogelijk houden, we doen immers zelf studie naar klimaatverandering.” Ze waren over de beloften aanvankelijk sceptisch, zegt haar collega Aaron Andersen. „Nu zijn we onder de indruk. Het is zo’n simpel idee, maar het werkt.” Of ze zullen kiezen voor KyotoCooling of een andere vorm, weten ze nog niet. Het energieverbruik is inderdaad laag, maar de aanschafprijs is hoog, zegt hij. „And it takes a lot of space”, het meest gehoorde nadeel van KyotoCooling.

Of het Kyotowiel een succes wordt, moet worden afgewacht. Door de recessie worden investeringsplannen nog eens goed bekeken. KPN-dochter Getronics zal zijn nieuwe datacenters weliswaar uitrusten met het koelwiel, maar er liggen geen plannen zolang de bestaande centers nog niet volzitten. „Uiteindelijk zal dat heus wel gebeuren, want bouwen met free cooling is niet duurder, terwijl je direct energie bespaart”, zegt Max Alias, programmamanager KPN Cybercenters. Eerdere plannen voor het ombouwen van bestaande datacenters liggen even in de ijskast. Google-hoster TCN zal er in zijn nieuw te bouwen datacenter er wel een installeren. Maar hoe doet het sexy ogende koelwiel het tegenover bestaande systemen? Het bedrijf KyotoCooling waagt zich niet aan een harde uitspraak. Ook volgens Kees Loer van TCN is daar geen ondubbelzinnig antwoord te op geven. „Er zijn zo ontzaglijk veel variabele factoren. De praktijk zal het uitwijzen.”

    • Arnoud Veilbrief