Alle wichtigen IT-Hersteller promoten seit Monaten die grüne IT oder die Vorteile der Energie-Einsparung im Betrieb und in der Klimatisierung. Auf der CeBIT war neben allgemeinen Aussagen nichts konkretes zu erfahren. So wurde ein konkretes Klienten-Projekt zum Anlass genommen, diese Erwartungen der Anwender und die Ansprüche der Hersteller genauer unter die Lupe zu nehmen.

Die Unternehmensleitung und mit ihr die IT-Verantwortlichen müssen nicht nur ihrem Umwelt-Gewissen folgen, sondern unter dem Strich muss auch die Gewinn- und die Verlustrechnung stimmen. Wenn grüne IT teurer ist, als der bisherige IT-Betrieb, so muss man wissen, wie man den finanziellen Effekt optimiert. Welche Parameter spielen bei dieser Investitionsentscheidung eine Rolle, wie sind sie zu gewichten und an welchen Stellhebeln kann der IT-Verantwortliche drehen? Mit führenden Herstellern wurde der Vergleich von Server-Modellen älterer und aktuellerer Bauart hinsichtlich der Auswirkungen auf die Energienutzung, aber auch auf die Finanzen des Unternehmens, untersucht. Noch liegen uns keine vollständigen Parameter von allen vor. Man kann aber bereits bestimmte Einflüsse deutlich erkennen und die alten und neuen Geräte miteinander vergleichen.

Kriterien, auf die es ankommt

Von Alternativen, wie Outsourcing, On-Demand- oder Cloud-Computing wird dieser Beitrag absehen, denn deren Wirkungen sind bereits bekannt. Im Einzelnen bedeutet dies:

° Leistungsfähigkeit:
Die neue Plattform muss mindestens das Gleiche leisten, wie die bisherige. Sind die neuen Geräte deutlich stärker als die bisherigen, kann der Grundsatz ceteris paribus nicht eingehalten werden und man vergleicht Äpfel mit Birnen. Deswegen nimmt dieser Artikel gleichstarke Geräte in Augenschein.

° Rechnerlast:
Server laufen fast nie mit hundert Prozent Last. Im Jahresschnitt sind sie meist nicht mal zu 20 Prozent ausgelastet. Die genaue Belastungskurve ist in jedem IT-Betrieb anders, denn häufig kommt es auf die Spitzen an, zu denen man keinesfalls auf Leistung verzichten will. Unter Volllast verstehen die Autoren daher die im größeren Teil des Tages erreichte mittlere Last mit dem höchsten Stromverbrauch. Deswegen wird für diesen Beitrag die Volllast für den größeren Teil des Tages und für den Rest des Tages nur die halbe Last angesetzt. Im Jahresschnitt kommt man damit auf etwa 70 bis 80 Prozent der Volllast. Es ist aber keineswegs so, dass ein Rechner bei halber Last nur die halbe Energie benötigt. Immer ist ein gewisser Sockelverbrauch gegeben, wenn der Rechner nicht ausgeschaltet ist. Die neuesten Prozessoren erledigen jedoch schon automatisch eine stufenweise Abschaltung einzelner Bereiche im Kern und auf der Platine.

° Architektur:
Die neue Architektur sollte von der bisher genutzten nicht allzu stark abweichen, das Betriebssystem und die Middleware sollten in etwa gleich den bisher genutzten sein. Kommen im Rahmen der Umstellung dichter gepackte Prozessoren, Kerne und Chips zum Zuge, so sollte dies keine komplette Veralterung des Systemwissens zur Folge haben, sondern mit vertretbarem Schulungsaufwand erreichbar sein. Hält man sich nicht daran, kann man die wirklichen Folgen der Energie-Effizienz nicht isoliert betrachten.

° Softwarekosten:
Vielfach wird die Software nach der Anzahl und Leistungsfähigkeit der Server-Prozessoren berechnet. Es gibt auch andere Modelle, die aber alle in gewisser Weise von der Leistungsfähigkeit abhängen. Da der Autor von gleichen Leistungsstärken der verglichenen Rechner ausgeht, wirkt sich die Energie-Effizienz hier nicht aus.

° Wartung:
Die Wartung der Hardware wird für diesen Beitrag mit 10 Prozent der An-schaffungskosten angesetzt. Oft stellen die Hersteller in den ersten ein bis drei Jahren die Wartung kostenlos. Was in den ersten Jahren gespart wird, kommt später ganz sicher hinzu. Das soll diesen Vergleich nicht beeinträchtigen, da die insgesamt im Lebenszyklus anfallenden Wartungskosten als Summe genommen und zu gleichen Teilen auf die fünf Jahre des Afa (Absetzung für Abnutzung) Zeitraumes verteilt werden.

° Herstellung:
Oft wird übersehen, dass man eine neue Anlage beschaffen muss, um die alte abzulösen. Sie muss zunächst irgendwo in der Welt produziert werden. Damit werden im Herstellprozess energieträchtige und rohstoffzehrende Abläufe mit Vorlaufzeiten bis zu drei Jahren ausgelöst, deren genaue Umwelt-Bilanz derzeit niemand genau kennt. Anzunehmen ist, dass jede neuere Maschine energieschonender hergestellt wird, als der Vorläufer, denn auch in Asien steigen die Energiepreise. In unserem Modell tragen wir diesem Umstand Rechnung in dem wir für die neue Anlage einen Preisabschlag einstellen. Dabei wird unterstellt, dass in dem niedrigeren Preis für die gleiche Leistung auch eine energie- und ressourcen-schonendere Herstellung auf allen Vorstufen abgebildet ist. Das widerspricht allerdings machen Hersteller-Angeboten, wenn zum Beispiel eine energie-sparende Anlage mit gleichem Leistungskennwert sogar teurer ist, als das bisherige Modell.

° Recycling:
Mit dem Ersatz einer alten Anlage ist auch nicht immer notwendigerweise die Verschrottung verbunden. Vielmehr wird man versuchen, sie durch Verkauf einer weiteren sinnvollen Nutzung zuzuführen, insbesondere wenn sie noch nicht voll abgeschrieben ist. Der Autor setzt hierfür einen Weiterverkaufs-Erlös an, der die Umstellung preiswerter macht.

° Klimaanlage:
Wenn weniger Energie in die Rechner fließt, wird tendenziell auch weniger Abwärme entstehen. Ein Effekt, der aber erst bei der Virtualisierung sich so stark auswirkt, dass man die Kühl-Aggregate kleiner dimensionieren kann. Ähnliches gilt für die anderen Stromverbraucher wie unterbrechungsfreie Stromversorgung und die Schalt- und Netzverteilgeräte.

° Abschreibungsdauer:
Diese wird nicht nur von steuerlichen Vorgaben, sondern auch von den Entscheidern des Unternehmens beeinflusst. Auch wenn die Standard-Afa auf einem Zeitraum von fünf Jahren basiert, was bei linearem Verfahren pro Jahr 20 ProzentWertverlust unterstellt, kann das Unternehmen seine Anlagegüter früher ersetzen oder auch länger nutzen. Bei früherer Außerdienststellung muss eine Sonder-Abschreibung vorgenommen werden, während bei längerer Nutzung und vollständiger Abschreibung der Restwert Null beträgt und danach die Kosten schlagartig sinken. Durch Ansparabschreibungen beziehungsweise Investitionsabzug-Beträge ist dem Unternehmen auch dann die Möglichkeit eröffnet, seine Kosten so zu kalkulieren, als wäre bereits eine neue Anlage gekauft und in den Kosten zu refinanzieren.

° Umstellungszeitpunkt:
Je nach Abschreibungsdauer kann die Energie-Spar-Entscheidung teurer oder preiswerter werden. Wenn man die Ablösung in der Mitte oder deutlich vor Ende der Abschreibungsdauer vornimmt, muss man die Restwerte- und die Zinsen darauf – mit zu den Kosten der neuen Anlage rechnen. Diese kann sich dadurch deutlich verteuern.

° Interner Zinsfuß:
Um den Wert der alten und der neuen Anlage miteinander zu vergleichen, müssen die in der Zukunft liegenden Ein- und Ausgabenströme auf den gleichen Zeitpunkt (der Investment-Entscheidung) abgezinst werden. Er dient dazu die Zinslast zu ermitteln, die auf die Kapitalbindung folgt.

° Energiepreis:
Dieser – zum Beispiel für die Kilowattstunde kWh – sollte realistisch angesetzt werden. Während manche gewerblichen und industriellen Kunden nur etwa 10 Cent bezahlen, liegt der Preis bei anderen, unter Einbezug aller Neben- und Fixkosten, schon beim Doppelten. Allgemein wird heute ein Anstieg auch der Großkunden-Preise für die nächsten Jahre angenommen. Um auf der vor-sichtigen Seite zu bleiben, wird von einem Preis von derzeit 13 Cent ausgegangen und es wird angenommen, dass er jedes Jahr um einen Cent steigen wird. Ist der Anstieg einmal größer, wird die grüne IT damit im Vergleich kostengünstiger, auch wenn der Energiegesamtaufwand jedes Jahr steigt.

° Klimakosten:
Neben der Energie für den Serverbetrieb kommt als nächstgrößter Verbrau-cher die Klimaanlage in Betracht. Deren Energieverbrauch ist weitgehend abhängig von der Wärme, die die Server abstrahlen und die durch Belüftung abgeführt werden muss. Erfahrungswerte sagen, dass die Klimatisierung hierzu etwa zwei Drittel der Energie benötigt, die in die Rechner fließt. Insgesamt ist damit der Energieverbrauch etwa 167 Prozent des reinen Server-Verbrauches.

° Virtualisierung:
Zunächst bedeutet der Einsatz energieeffizienter Rechner noch keine Zusam-menfassung mehrerer Systeme auf einem mit besserer Auslastung. Es wird lediglich „grünere“ Technik verwendet, die Auslastung und die Anzahl der Ser-ver bleiben gleich. Nutzt man jedoch zusätzlich die Virtualisierung zur Energie-Einsparung, so wird mit Hilfe eines Umstellungsprojektes auch die Zusammen-fassung mehrerer Einzelserver zu einem Rechner vorgenommen. Damit ist notwendigerweise auch eine leistungsfähigere Rechnerplattform von Nöten. Dies schlägt sich im höheren Preis für das Gerät und mehr Energieverbrauch nieder, die aber durch die geringere Anzahl überkompensiert werden sollte. Andererseits sind die Kosten des Virtualisierungsprojektes mit zu berück-sichtigen.  Das bedeutet unter Umständen erhebliche Projektkosten für Soft-ware, Schulung, Training und Umstellungsarbeiten, die das Einsparpotential deutlich mindern. In einem folgenden Artikel wird das Ergebnis hierfür dar-gestellt.

° Umstellungsprojekt:
Bei der Eins-zu-Eins-Übertragung aller Systeme und Anwendungen vom alten auf den neuen Rechnerpark fallen nur geringe Projektkosten an, die vor allem bei der vorherigen genauen Planung, dem Cut-over und der anschließenden Betreuung der Kunden liegen.

° Personalkosten:
Wegen der Voraussetzung gleichbleibender Architektur werden die Personal-kosten durch den Betrieb einer energie-effizienten IT-Anlage grundsätzlich nicht verändert. Erst bei der Virtualisierung ändert sich das. Daher soll dieser Effekt bei den Untersuchungen der Energie-Effizienz erst dann in die Waag-schale kommen, wenn tatsächlich ein Architekturwechsel stattfindet.

° Steuerliche Effekte:
Vereinfacht gesagt, wird bei einem vorzeitigen Anlagen-Ersatz durch die Rest-werte-Abschreibung ein höheres Kostenniveau im Unternehmen erzeugt. Dies führt immer zu einer Gewinnminderung und damit auch zu geringeren Ertrags-steuern. Grob gesagt, kann man von dem Mehraufwand die betriebstypische Steuerlast absetzen. Damit verringert sich der negative Effekt. Umgekehrt ist es, wenn bei der anderen Variante (Virtualisierung) am Ende eine Kostenein-sparung entsteht. Damit wird der Gewinn erhöht und entsprechend mehr Steuern fällig.

Beispielrechnung

Wenn man unter Beachtung der genannten Punkte die Zahlen sprechen lässt, ergibt sich eine typische Rechnung mit folgender Struktur. Zugrunde gelegt ist ein Rechenzentrum von 100 Servern. Die Alten haben pro Stück 4.500 Euro gekostet, die Neuen sollen 4.300 Euro kosten. Daraus ergibt sich ein jährliches Abschreibungsvolumen von 90.000 beziehungsweise86.000 Euro. Die auf die Invest-Summe entfallende Zinslast wird mit einem internen Satz von 6 Prozent berechnet, woraus sich über die gesamte Dauer ein jährlicher Betrag in halber Höhe, also 13.500 Euro beziehungsweise 12.900 Euro ergibt. Der Stromver-brauch leitet sich aus der Leistungsaufnahme von 400 Watt bei den alten und 280 Watt bei den neuen Servern ab. Er beträgt beim neuen Gerät 30 Prozent weniger als beim alten – immer gleiche Arbeitsleistung unterstellt. Das sind pro Stunde 40/28 kWh. Die Auslastung beider Serverparks ist gleich und wird über das Jahr mit 30 Prozent der maximalen Kapazität angenommen – einem hohen, in der Praxis seltenen Wert. Rein informatorisch sei gesagt, dass der Volllast-Betrieb zwischen 50 und 70 Prozent und der Halblast-Betrieb unter 20 Prozent der maximalen Kapazität beanspruchen. Hier steckt das Potential für die Virtualisierung, die im folgenden Beitrag untersucht wird. Beide Rechen-zentren werden im Mittel 14 Stunden täglich mit Volllast betrieben und den Rest der Zeit mit halber Last. Für die Wochenenden wird das gleiche Lastprofil angenommen, da das Rechenzentrum im Zuge der Globalisierung immer in Bereitschaft sein muss. Die halbe Last führt leider nicht zu einem linearen Minderverbrauch an Strom, sondern nur zur Einsparung von einem Drittel des Energieverbrauches. Alle diese Werte muss man über die ganzen 8.760 Stunden eines Kalenderjahres rechnen, da die Server in aller Regel niemals abgeschaltet werden. Damit ergeben sich 5.110 Volllast-Stunden und 3.650 Halblast-Stunden mit einem gemeinsamen Stromverbrauch von 313.913 beziehungsweise 219.739 kWh im Jahr.

Faustregel

Für die Klimatisierung des Rechenzentrums gilt in der Regel die Faustformel, dass zwei Drittel der Rechnerenergie benötigt werden, um die unerwünschte Abwärme zu neutralisieren. Daraus folgt, dass der gesamte Energieverbrauch pro Jahr bei einem Preis von 13 Cent pro Kilowattstunde mit 67.987 Euro zu Buche schlägt. Bei der effizienten Variante sind es dagegen nur 51.282 Euro pro Jahr, eine Einsparung von 16.735 Euro pro Jahr. Wenn man dies der Neuinvestition von 430.000 Euro gegenüber hält, nimmt sich das Verhältnis nicht besonders günstig aus. Es ist jedoch noch mehr zu beachten. Die genutzte System-Software wird heute noch in aller Regel nach Prozessoren oder Leistungsstärke der Rechner bezahlt. Anders sieht es mit einigen Nebenkosten aus: Die Klimatechnik wird etwas weniger beansprucht, kann jedoch kaum geringer dimensioniert werden. Aber vielleicht reicht ihre Kapa-zität jetzt aus, um weitere Anlagen zu kühlen, so dass wir eine Beschaffung hinausschieben können. Das kann diesem Projekt mit einer geringfügig ver-minderten Zurechnung an Abschreibungen, Zinsen und Wartungskosten zugute gehalten werden. Dieser Minderbedarf wird vorsichtig pauschalmit 5.000 Euro pro Jahr bewertet. Die Kosten für Personal, Raumfläche und Sicherheit werden nicht verändert, bergen aber Potential bei der Virtualisierung. Weniger gut geht es bei den weiteren Kostenpositionen zu: Die Umstellung der Anlage erfordert in diesem Fall nur geringe Kosten, die vor allem in der Planung und im tat-sächlichen physischen Austausch liegen. Bei Virtualisierung kommen deutlich höhere Kosten hinzu.

Faustregel

Nun ist noch zu bewerten, wie sich die vorzeitige Außer-Dienst-Stellung der Altgeräte auswirkt. Sie haben erst zwei Jahre ihres nutzbaren Lebens hinter sich und damit stehen 370.000 Euro unabgeschrieben in den Büchern. Diese müssen zu Lasten der neuen Anlage gebucht werden. Allerdings wird gehofft, dass die alten Server zu einem Fünftel ihres Buchwertes verkauft werden können. Vielleicht nimmt sie auch der Lieferant der neuen Anlagen in Zahlung oder sie lassen sich versteigern. Einen höheren Erlös von vornherein anzusetzen, wäre aber kaum mit kaufmännischer Vorsicht zu vereinbaren. Damit mindert sich der abzuschreibende Restwert auf 216.000 Euro, der nun auf die Lebensdauer der neuen Anlage verteilt werden muss. Im Beitrags-beispiel geschieht dies über deren gesamte angenommene Abschreibungszeit von fünf Jahren – also mit 43.000 Euro pro Jahr. Damit ist eine ursprüngliche Investition statt in fünf Jahren erst in sieben Jahren zurückgeführt. Nicht jede Unternehmensleitung wird das akzeptieren, da es der gewöhnlichen Nutzungs-dauer widerspricht und die Gewinne und damit auch die Steuern künstlich aufbläht. Andererseits würde grüne IT noch teurer. Auch die Zinsen für diesen Restwert müssen wiederum mit 6 Prozent vom halben Betrag fünf Jahre lang mit jeweils 6.480 Euro berücksichtigt werden.

Fazit

Rechnet man alles zusammen, so kostet der Rechnerpark trotz Energie-ersparnis jährlich rund 28.000 Euro oder 6 Prozent mehr als der alte Betrieb. Dies ist ein Betrag, den die IT-Leitung meist nicht auf die eigene Kappe nehmen kann, sondern bei dem sie das Controlling, den CFO oder gar die Geschäftsleitung mit einbeziehen muss. Nun kann man an den einzelnen Stellhebeln versuchen, das Endergebnis zu verbessern. Zum Beispiel sollte als Erstes der Energiepreis genau ermittelt werden um auch für die nächsten fünf Jahre einen möglich verlässliche Annahme zu treffen. Allein die angenommene Verteuerung um einen Cent pro Jahr bewirkt in diesem Beispiel Mehrkosten von jährlich rund 3.700 Euro. Von wesentlicher Bedeutung sind auch die wirklichen Lastverhältnisse, denen die Rechner im Einzelfall ausgesetzt sind. Dabei spielt es keine geringe Rolle, ob sie ihren Energieverbrauch eng gekoppelt mit der Last einschränken oder nur wenig steuerbar sind. Neueste Prozessoren und Rechnerdesigns bieten hier überraschend viele und sensible Möglichkeiten. Ganz erheblich würde sich auswirken, wenn man die alten Geräte nicht schon nach zwei Jahren sondern später austauscht.  Im Idealfall hat man gerade das Ende der alten Abschreibungsperiode erreicht und kann infolgedessen ohne diese Altlast wechseln. Alleine dieser Effekt würde das Ergebnis dieses Beispiels drastisch umkehren und zu einer jährlichen Ersparnis von über 20.000 Euro anstelle der Mehrkosten führen. Wie oben mehrfach angedeutet, wirkt sich eine Umstellung von vielen schlecht ausgelasten Servern auf weniger Geräte mit höherem Workload sehr positiv aus. Aufgrund von virtualisierten Anwendungen kann man damit unterUmständen eine bedeutende Anzahl der Server entbehren. Im Idealfall ersetzt man eine ganze Serverfarm durch einen einzigen großen Rechner, der als Host Hunderte bis über tausend Server beherbergt. Diesem Vergleich wird ein weiterer Beitrag im nächsten Heft gewidmet, der die einzelnen Kriterien im Detail untersucht.

JOCHEN MICHELS

Diesen Artikel finden Sie auch in der Ausgabe Juni 2008 des it management.