Energieeffizienz in der IT#

Energieeffizienz ist bei der Hardwarebeschaffung ein wichtiges Kriterium – sowohl ökologisch als auch ökonomisch (Betriebskosten / TCO).

TDP – Thermal Design Power#

TDP (Thermal Design Power) gibt an, wie viel Wärme ein Prozessor oder eine GPU unter Volllast maximal erzeugt – und damit, welche Kühlleistung das Kühlsystem mindestens erbringen muss.

Geräteklasse	Typische TDP
Smartphone-CPU	3–10 W
Notebook-CPU	15–45 W
Desktop-CPU (sparsam)	65 W
Desktop-CPU (High-End)	125–253 W
Server-CPU	150–400 W
Einsteiger-GPU	75–150 W
High-End-GPU	250–450 W

Wichtig: TDP ≠ maximale Leistungsaufnahme! Die tatsächliche Leistungsaufnahme kann im Boost-Betrieb höher sein. TDP ist ein Richtwert für die Kühlung.

Energieverbrauch berechnen#

Formel: Stromkosten#

$$\text{Stromkosten} = \text{Leistung (kW)} \times \text{Zeit (h)} \times \text{Strompreis (€/kWh)}$$

Beispiel: Server mit 300 W läuft 24/7, Strompreis 0,30 €/kWh

Tagesverbrauch:  0,3 kW × 24 h       = 7,2 kWh/Tag
Jahresverbrauch: 0,3 kW × 8.760 h    = 2.628 kWh/Jahr
Jahreskosten:    2.628 kWh × 0,30 €  = 788,40 €/Jahr

Energieeffizienz-Label (EU-Energielabel)#

Das EU-Energielabel klassifiziert Geräte von A (effizienteste) bis G (ineffizienteste):

A ████████████████  Sehr effizient (grün)
B ███████████████
C ██████████████
D █████████████
E ████████████
F ███████████
G ██████████         Ineffizient (rot)

Seit 2021 wurde die Skala für viele Geräteklassen neu kalibriert – was früher A+++ war, kann jetzt C oder D sein. Ziel: Raum für zukünftige effizientere Geräte.

Gilt für: Kühlschränke, Waschmaschinen, Monitore, TVs, Lampen – nicht direkt für CPUs/Server (dort andere Kennzahlen wie TDP oder PUE).

Energy Star#

Energy Star ist ein freiwilliges Zertifizierungsprogramm der US-Umweltbehörde EPA, das auch in Europa verbreitet ist.

Gilt für: PCs, Monitore, Drucker, Server, Netzwerkgeräte
Geräte müssen definierte Energieverbrauchsgrenzen einhalten
Besonders relevant im Leerlauf und Standby (Geräte laufen meist nicht unter Volllast)

PUE – Power Usage Effectiveness (Rechenzentren)#

Der PUE-Wert misst die Energieeffizienz eines Rechenzentrums:

$$\text{PUE} = \frac{\text{Gesamtenergie des RZ}}{\text{Energie der IT-Geräte}}$$

PUE-Wert	Bewertung
1,0	Theoretisches Optimum (100% für IT-Geräte)
1,2	Sehr effizient (modernes, optimiertes RZ)
1,5	Durchschnittlich
2,0+	Ineffizient (viel Energie für Kühlung, USV, Beleuchtung)

Ein PUE von 1,5 bedeutet: Für jede 1 kWh IT-Leistung werden 0,5 kWh für Kühlung, Beleuchtung etc. verbraucht.

Maßnahmen zur Energieeffizienz in der IT#

Bereich	Maßnahme	Einsparung
Hardware	Energieeffiziente CPUs (TDP beachten), SSDs statt HDDs	Mittel
Server	Virtualisierung (weniger physische Server)	Hoch
Kühlung RZ	Freie Kühlung (Außenluft), Hot-/Cold-Aisle-Containment	Hoch
Stromversorgung	Hocheffiziente Netzteile (80 PLUS Gold/Platinum)	Mittel
Betrieb	Geräte abschalten statt Standby, Energiesparmodus	Niedrig–Mittel
Beschaffung	TCO berechnen, Energy-Star-Geräte bevorzugen	Langfristig hoch

80 PLUS Netzteil-Zertifizierung#

Zertifizierung	Wirkungsgrad bei 20%/50%/100% Last
80 PLUS (weiß)	80% / 80% / 80%
80 PLUS Bronze	82% / 85% / 82%
80 PLUS Silver	85% / 88% / 85%
80 PLUS Gold	87% / 90% / 87%
80 PLUS Platinum	90% / 92% / 89%
80 PLUS Titanium	92% / 94% / 90%

Ein Netzteil mit 90% Wirkungsgrad verbraucht bei 300 W Last nur 333 W aus der Steckdose statt 375 W bei 80% Wirkungsgrad → spart ~40 W dauerhaft.

Energieeffizienz & TCO#

Energiekosten sind ein wesentlicher Bestandteil der Total Cost of Ownership (TCO):

TCO = Anschaffungskosten
    + Energiekosten (Laufzeit)
    + Wartungskosten
    + Entsorgungskosten
    − Restwert

Beispiel: Zwei Server im Vergleich über 5 Jahre (Strompreis 0,30 €/kWh, 24/7):

	Server A	Server B
Anschaffung	3.000 €	4.500 €
TDP	400 W	250 W
Jahresenergie	3.504 kWh	2.190 kWh
Jahresstromkosten	1.051 €	657 €
Stromkosten 5 Jahre	5.255 €	3.285 €
TCO 5 Jahre	8.255 €	7.785 €

→ Server B ist trotz 1.500 € Mehrkosten bei der Anschaffung nach 5 Jahren günstiger!

Prüfungsbeispiele#

„Was gibt die TDP eines Prozessors an?"

→ Die maximale Wärmeentwicklung unter Volllast in Watt – gibt an, welche Kühlleistung mindestens nötig ist.

„Ein PC mit 200 W Leistungsaufnahme läuft täglich 8 Stunden. Wie hoch sind die Jahresstromkosten bei 0,32 €/kWh?"

0,2 kW × 8 h × 365 Tage = 584 kWh/Jahr
584 kWh × 0,32 €         = 186,88 €/Jahr

„Warum ist ein Gerät mit niedrigerer TDP nicht automatisch besser für den Endanwender?"

→ Niedrigere TDP kann auf niedrigere Leistung hindeuten. Für energieintensive Aufgaben (Video-Editing, Simulationen) kann ein leistungsstärkeres Gerät trotz höherer TDP effizienter sein (Aufgabe schneller erledigt → insgesamt weniger Energie).

Siehe auch#

[[../01_wirtschaft/laufende-kosten]] — TCO und Betriebskosten
[[../01_wirtschaft/nachhaltigkeit_recycling]] — Nachhaltigkeit in der IT
[[../04_storage/san_nas]] — Energieverbrauch von Netzwerkspeichern
[[../05_virtualisierung/hypervisor]] — Virtualisierung zur Reduktion physischer Server