Green IT Cube

Der Green IT Cube ist eines der größten Hochleistungsrechenzentren der Welt an der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt. Es dient der Unterbringung der Rechen- und Speicherkapazitäten, welche benötigt werden, um die Messdaten des neuen Teilchenbeschleunigers FAIR auszuwerten, damit verbundener Simulationen und Experimente durchzuführen und die dabei gewonnenen Daten vorzuhalten. Teile des Rechenzentrums werden derzeit bereits von Projektpartnern sowie von der Standort-IT der GSI genutzt. Das Rechenzentrum wurde am 22. Januar 2016 nach etwa einjähriger Bauphase in Betrieb genommen. Die Baukosten betrugen 16 Millionen Euro.

Green IT Cube
Außenansicht des Green IT Cube
Kategorie:	Forschungsprojekt High-Performance-Computing (HPC) Rechenzentrum und Reallabor
Bestehen:	2016
Standort der Einrichtung:	Darmstadt
Leitung:	Thorsten Kollegger Helmut Kreiser Mohamed Al-Turany Bünyamin Yildiz (Reallabor)
Homepage:	https://www.gsi.de/forschungbeschleuniger/forschung_ein_ueberblick/green-it-cube

Planung und Bau

Der Green IT Cube ist das zweite große Rechenzentrum, welches auf dem Konzept des eCube aufbaut; einem Ansatz zur besonders energieeffizienten Konstruktion von Rechenzentren, welches auf der Arbeit am HPC-Forschungsrechenzentrum der Goethe-Universität Frankfurt fußt und 2011 durch das Wirtschaftsförderungsprogramm LOEWE ermöglicht wurde. Die Bauzeit war ursprünglich von 2012 bis 2014 geplant, die Kosten mit 19 Millionen Euro angesetzt.

Die Verwendung von Wasser statt Luft als Kühlmittel ermöglicht einen deutlich einfacheren Aufbau, da weder thermischen Luftbewegungen berücksichtigt oder gelenkt werden, noch eine Trennung von Zu- und Abluft gewährleistet werden muss. Das Rechenzentrum kommt daher ohne doppelte Böden und sogar ohne feste Böden aus, sondern wurde durchlässig als Stahlgerüstkonstruktion gebaut. Es ist eines der größten Stapelregale der Welt. Die durchschnittliche Geschosshöhe konnte gegenüber üblichen Rechenzentren von 5,5 auf 3 Meter verringert werden. Die Baukosten fielen mit 1.300 Euro pro Kilowatt Kühlleistung deutlich niedriger aus, als der Branchendurchschnitt von 6.000 bis 7.000 Euro.

Technische Kennzahlen

Das Gebäude hat eine Grundfläche von 27 mal 30 Meter, bei einer Höhe von 22 Meter für 6 Ebenen. Das Versorgungsbeäude nimmt noch einmal eine Grundfläche von 27 mal 13 Meter bei einer Höhe von 7 Meter ein. Insgesamt können im Gebäude 768 Racks mit einer Höhe von je 2,2 Metern untergebracht werden. Stand Juni 2021 sind 600 Nodes mit 35.000 CPUs und 400 GPUs installiert. Die Speicherkapazität beträgt derzeit 35 Petabyte und soll im Endausbau auf 100 Petabyte steigen. Die Datenanbindung hat eine Kapazität von 1 Terabyte pro Sekunde.

Energieeffizienz

Der Green IT Cube zeichnet sich durch ein besonders energieeffizientes Kühlsystem aus. Die Kühlleistung beläuft sich derzeit (Stand September 2022) auf vier Megawatt und wird im Endausbau auf 12 Megawatt steigen. Das Kühlsystem nutzt Wasser als Energieträger, welches durch die Türen der Serverschränke geführt wird, wodurch vollständig auf Umluftkühlung verzichten werden kann. So wird ein PUE-Wert von etwa 1,07 erreicht; das heißt die Kühlung der Anlage verbraucht nur 7 Prozent der Energie, welche für die darin untergebrachten Computer aufgewandt wird. Bei üblichen Rechenzentren gelten Werte von 70 Prozent als normal und 35 Prozent bereits als innovativ. Im Probebetrieb wurde von PUE von 1,05 erreicht, im derzeitigen Teilbetrieb – mit nur einem Drittel der maximalen Kühlleistung – sogar ein Wert von 1,02. Die entstehende Abwärme wird zudem genutzt, um die Gebäude des Forschungsinstituts zu beheizen.

Zu den ersten Systemen, welche im Green IT Cube untergebracht wurden, gehörte das am Frankfurt Institute for Advanced Studies entwickelte „L-CSC“, welches Ende 2014 der energieeffizienteste Supercomputer der Welt war.

Für das Gesamtkonzept wurde 2020 ein europäisches Patent erteilt, welches auch die Anpassung bestehender Anlagen beinhaltet. Die Familie Nixdorf hat bereits angekündigt fünf Green Cubes in München bauen zu wollen.

Der Green IT Cube gilt daher als Vorreiterprojekt für die in den kommenden Jahrzehnten in Europa anstehenden Herausforderungen in der Green IT.

Forschung und Entwicklung am Green IT Cube

Am Green IT Cube wird Grundlagenforschung aus den Bereichen Physik, Materialforschung, Medizin und Biologie durchgeführt und unterstützt. Derzeit wird das Projekt zu einem europäischen Forschungs- und Transferzentrum mit Themenschwerpunkt „Wasserkühlung von Großrechnersystemen“ ausgebaut. Zu diesem Zweck wurde aus dem Programm REACT-EU eine Fördersumme von 5,5 Millionen Euro bewilligt. Parallel dazu soll die IT-Infrastruktur des Hessischen Zentrums für Künstliche Intelligenz „hessian.AI“ am Standort untergebracht werden, wofür die Landesregierung weitere 10 Millionen Euro bewilligt hat.

Für Unternehmen, Startups und Forschungsinstitute steht der Green IT Cube außerdem als Reallabor und Testrechenzentrum zur Verfügung, wodurch Technologien, Produkte und Dienstleistungen unter realen Bedingungen eines Hochleistungsrechenzentrums erprobt werden können.

Am 8. und 9. Juni 2022 fand der Data Center Expert Summit an der GSI statt.

Auszeichnungen

• 2020: Blauer Engel
• 2016: Energy Awards, Kategorie „Industrie“
• 2015: Datacloud Awards, Kategorie „End User Innovation“
• 2014: Platz 1 auf der „Green500“-Liste der energieeffizientesten Supercomputer (November 2014)
• 2013: Deutscher Rechenzentrums Preis
• 2013: DataCenterDynamics Awards, Kategorie „Blueprint“
• 2011: Green IT Best Practice Award, Kategorie „Visionäre Gesamtkonzepte“

Weblinks

Commons: Green IT Cube – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Übersichtsartikel in der Computerwoche

Einzelnachweise

1. Matilda Jordanova-Duda: Green-IT: Wie Rechenzentren nachhaltiger werden können. In: dw. 7. Juli 2020, abgerufen am 8. September 2022. 
2. Andreas Stiller: Green IT Cube: Hocheffizientes Supercomputer-Domizil eingeweiht. In: heise online. 23. Januar 2016, abgerufen am 7. September 2022. 
3. Erfolgreiche Patentierung und Vermarktung für grünen Supercomputer „made in Hessen“. Goethe Universität Frankfurt am Main, 12. Februar 2020, abgerufen am 8. September 2022. 
4. Ulrike Ostler: Green-Cube – das umweltfreundlichste Höchstleistungs-Rechenzentrum. In: IT-Business. 19. August 2011, abgerufen am 8. September 2022. 
5. Franziska Schubert: Energieverbrauch drastisch gesenkt. In: Frankfurter Rundschau. 12. Februar 2020, abgerufen am 8. September 2022. 
6. Christof Windeck: Weltweit effizientester Supercomputer steht bei Darmstadt. In: heise online. 20. November 2014, abgerufen am 8. September 2022. 
7. Ralph Hintemann, Simon Hinterholzer, Jens Clausen: Rechenzentren in Europa – Chancen für eine nachhaltige Digitalisierung. (PDF) In: eco. 10. November 2020, abgerufen am 8. September 2022. 
8. Das Land der Rechenzentren. In: Frankfurter Neue Presse. 23. Januar 2016, abgerufen am 8. September 2022. 
9. Recheninfrastruktur als Basis für KI-Forschung und KI-Anwendung. In: Hessische Ministerin für Digitale Strategie und Entwicklung. 12. April 2022, abgerufen am 8. September 2022. 
10. Hessen steckt zehn Millionen Euro in KI-Labor. In: kma Online. 13. April 2022, abgerufen am 8. September 2022. 
11. Bünyamin Yildiz: Das Testrechenzentrum im Green IT Cube beim GSI Helmholtzzentrum. In: Datacenter Insider. 2. Juni 2022, abgerufen am 8. September 2022. 
12. Der Green IT Cube erhält das Umweltzeichen Blauer Engel. In: Frankfurt Institute for Advanced Studies. 29. Juni 2020, abgerufen am 8. September 2022. 
13. Hagen Lang: Effizientes Hochleistungsrechenzentrum erhält »Energy Award«. In: Smarter World. 24. Oktober 2016, abgerufen am 8. September 2022. 
14. green cube GSI, darmstadt. In: TTSP HWP. Abgerufen am 8. September 2022. 
15. L-CSC Emerges as the Most Energy-Efficient Supercomputer in the World. In: Top 500. 20. November 2014, abgerufen am 7. September 2022 (englisch). 
16. LOEWE CSC Goethe Universität Frankfurt - Ökologischer Supercomputer. In: Computerwoche. 7. Dezember 2011, abgerufen am 7. September 2022.