Natuurkracht drijft ict

Het van oorsprong Duitse Strato is een van de grootste webhosters van Europa. Het bedrijf beheert met 485 medewerkers 3,5 miljoen domeinen voor meer dan een miljoen klanten. Voor deze dienstverlening zijn 30.000 servers actief, die een flinke hoeveelheid stroom gebruiken. Om zowel geld te besparen als milieuvriendelijker te gaan werken stapte Strato over op stroom van een waterkrachtcentrale. Ook werden de datacenters efficiënter gemaakt. Per klant scheelt dat al snel 30 procent aan energieverbruik.

Door Marco van der Hoeven

Vanaf 1 januari 2008 wil webhoster Strato volledig CO2-neutraal werken. De eerste stappen zijn al gezet door een samenwerking met het Duitse concern NaturEnergie. Deze producent van energie is al bijna tien jaar actief met het winnen van duurzame stroom uit waterkrachtcentrales in de Rijn. Deze stroom is volledig klimaatneutraal; zodra de datacenters van Strato allemaal zijn aangesloten op de waterkrachtcentrales van NaturEnergie werken ook zij CO2-vrij.
Overschakelen op natuurstroom is echter niet de enige milieumaatregel die de webhoster neemt. Het samenwerkingsverband met NaturEnergie is onderdeel van een bredere en veel eerder ingezette strategie om te besparen op de snel groeiende hoeveelheid energie die wordt gebruikt in de datacentra. Ceo Damien Schmidt geeft toe dat de aanvankelijke overwegingen financieel waren, maar vindt de milieuaspecten een positief effect die ook nog eens een gunstige uitstraling hebben op de activiteiten van zijn bedrijf.
De achtergrond van de milieumaatregelen is de voortdurende groei van het energieverbruik in de ict. Schmidt: "Zonder energie geen Web. Maar de hoeveelheid data op het internet verdubbelt iedere vier maanden. Dit betekent dat ook het stroomverbruik in datacenters navenant toeneemt, met alle bijbehorende kosten. Wij gebruiken zelf per jaar 30 GWh aan elektriciteit voor onze datacenters. De kosten van energie stijgen bovendien sneller dan die van het energiegebruik, terwijl ook ons klantenbestand voortdurend groeit. De kosten van energie zijn momenteel zelfs hoger dan de kosten voor personeel en de afschrijving van hardware."
De eerste reacties op deze trend van ict-bedrijven met datacenters was om naar gebieden te trekken waar de stroomvoorziening sterk ontwikkeld is, zoals het warme Texas, en waar goedkope stroom kan worden betroken uit fossiele brandstoffen en atoomcentrales. Hierdoor is de CO2-uitstoot van de ict-industrie in de loop der jaren bijna net zo groot geworden als die van het vliegverkeer.
Schmidt: "Het is belangrijk om hier iets aan te doen, zowel voor de balans van het bedrijf, de portemonnee van de klant als de balans van het klimaat. Wij hebben ervoor gekozen om de energierekening te verlagen in een groeiende business. Deze strategie heeft drie onderdelen: hardware, bouwen en software."

Belasting
Met de juiste hardware kan veel geld worden bespaard. De verschillende hosting-diensten stellen andere eisen aan de belasting, en daarmee het stroomverbruik van de processors in de servers. De meeste hitte in de servers, die daardoor weer gekoeld moeten worden, komt van de processors die voortdurend berekeningen maken. Maar de manier waarop de processors moeten werken verschilt per klant, zodat met een slimme verdeling veel energievoordeel te behalen is.
Zo worden de processors bij ‘shared webhosting' ingezet voor vrij eenvoudig gebruik. In de regel vinden op die servers geen complexe 3d-berekeningen plaats, maar is het simpel in- en uitgaand verkeer. Daarom heeft Strato bij deze hosting-dienst gekozen voor efficiënte processors die samen met Sun zijn ontwikkeld. Strato is nu bezig het hele Shared Webhosting-platform over te zetten op Sun Fire T2000-systemen. Dit leidt tot een stroombesparing van 90 procent vergeleken met de eerder gebruikte systemen.
Van gespecialiseerde servers, meestal voor grote bedrijven en instellingen, weet Strato niet waar deze voor gebruikt worden. De processors zijn dus niet op een vergelijkbare manier als bij de 'shared services' te optimaliseren. Toch is er ook hier volop te besparen door gebruik te maken van de efficiëntste processors die vanwege het gebruik van de beste materialen een betere interne connectie hebben en daardoor minder stroom gebruiken. Strato maakt daarom nu gebruik van speciale Opteron-processors die zijn ontwikkeld in samenwerking met AMD. Deze hebben tot nu toe een besparing opgeleverd van 75 procent, vergeleken met de oude situatie. Verder worden alle hardwarecomponenten -processors, moederbord, harddisks en netwerkonderdelen- die de webhoster gebruikt beoordeeld en geselecteerd op energie-efficiëntie.

Code gestript
Een tweede element waarmee Strato energiekosten bespaart is het toepassen van intelligente bouwtechnieken bij het opzetten van nieuwe datacenters, en het aanpassen van bestaande datacenters. Zo zorgen speciale warme en koude gangen voor een gerichte toe- en afvoer van lucht rond de servers. Wanneer de buitentemperatuur lager ligt dan 8 graden Celsius, schakelt het systeem automatisch de compressoren van de koeling uit, wat leidt tot een jaarlijkse energiebesparing van 25 procent. Als het daarentegen warm is, zorgt hoogwaardige isolatie voor het voorkomen van transmissiewarmte door binnenvallend zonlicht.
Ook maakt Strato bij extreme hitte gebruik van zogenoemde adiabatische koeling: door middel van waternevel wordt de temperatuur rondom de buitenkant van de gebouwen verlaagd om de koeling te optimaliseren, zonder dat daar buitengewoon veel extra stroom voor nodig is. Wanneer de temperatuur boven de 30 graden Celsius één graad stijgt, gaan de energiekosten voor de koeling gelijk met 10.000 euro omhoog. Door het sproeien van water is het mogelijk de temperatuur twee tot drie graden minder te laten stijgen.
Het derde element in de reeks energiemaatregelen is het gebruik van de juiste, geoptimaliseerde software. Ook hiermee kan de werking van de systemen - met name van de processors - veel efficiënter worden, omdat er minder data hoeft te worden verwerkt. Veel software bevat een grote hoeveelheid code die niets doet, maar er wel aan bijdraagt dat de processor meer data moet verwerken en dus warmer wordt.
Door de code kaler te maken, zodat alleen het functionele deel overblijft, is veel voordeel te behalen. Strato is inmiddels overgestapt van Sun Solaris 8 naar Sun Solaris 10. Dit heeft een energiebesparing opgeleverd van 30 procent. Ook een zelf ontwikkelde efficiënte 'mail transfer agent' zorgt voor energiebesparing op het dataverkeer.

Samenwerken met universiteit 
Belasting door onnodig dataverkeer kost stroom. Daarom heeft Strato in samenwerking met twee wetenschappelijke instellingen, de Humboldt Universiteit in Berlijn en het Max Planck-instituut, een eigen spamfilter ontwikkeld dat nog maar 10 procent van de systemen nodig heeft die oude spamfilters gebruikten. Dagelijks gaan er twee miljoen e-mails door de systemen; het merendeel bestaat uit spam. Het reduceren van deze datastroom levert ook direct besparingen op.
Om tot een forse afname van de energiekosten te komen, is fundamenteel wetenschappelijk onderzoek noodzakelijk. Ook daar houdt Strato zich mee bezig. Voor processorfabrikanten Sun en AMD is het bedrijf volwaardig ontwikkelpartner op het gebied van energiebesparende technologie. Dit heeft als bijkomend voordeel dat het bedrijf al energiezuinige processors gebruikte twee jaar voordat ze officieel op de markt kwamen.
Strato werkt niet alleen met de Technische Universiteit Berlijn samen voor het ontwikkelen van een spamfilter, maar ook voor het ontwerpen van een nieuwe, energie-zuinige luchtkoeling voor servercentra. Die luchtkoeling is weer gebaseerd op de klimaattechniek die gebruikt gaat worden in de Airbus A380.
Schmidt: "We zijn nu anderhalf jaar bezig met duurzaam ondernemen, en zien al duidelijke resultaten. Niet alleen met betrekking tot onze eigen besparingen, maar ook voor wat betreft het milieu. We zijn geen klein bedrijf maar een echte industrie, dus gaat het om forse reducties. Door over te stappen op natuurstroom zorgen wij voor 15.000 ton minder CO2-uitstoot per jaar. En omdat informatietechnologie niet bestaat zonder stroom, blijven we investeren in energiereductie."