Green-Cube – ein neues umweltfreundliches Höchstleistungs-Computerzentrum

Neue energieeffiziente Computerkonzepte sind gefragt, die die Umwelt schonen und Kosten sparen. Ein neues umweltfreundliches Höchstleistungs-Rechenzentrum, der Green-Cube, wird nun an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt gebaut.

Wissenschaftler aus aller Welt wollen ihn für die enormen Datenmengen nutzen, die sie in Experimenten an der zukünftigen Beschleunigeranlage FAIR gewinnen. An FAIR erwarten sie neue grundlegende Erkenntnisse über den Aufbau der Materie und Antimaterie und über den Urknall, die Geburt unseres Universums. Aus den Notwendigkeiten der Grundlagenforschung entsteht mit dem neuen, kosten- und energieeffizienten Rechenzentrum eine wegweisende Technologie, die hochinteressant für vielfältige Anwendungen in der Industrie wie etwa für kommerzielle Cloud-Dienste ist.

Der Green-Cube wird das Zentrum eines Computernetzwerks mit sehr hoher Bandbreite (geplant sind 1 Terabit pro Sekunde, das entspricht 20.000 herkömmlichen DSL-Anschlüssen), mit dem die umliegenden Universitäten verbunden werden sollen. Das Konzept des Green-Cube basiert auf der Verwendung von handelsüblichen Komponenten und einer besonderen Art der Kühlung, die in herkömmlichen Rechenzentren sehr viel Energie verbraucht. Der Green-Cube wird platzsparend in einem eigenen würfelförmigen Gebäude mit einer Grundfläche von 27 Meter mal 30 Meter und einer Höhe von 25 Meter untergebracht. Die Kosten von 19 Millionen Euro werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und der Helmholtz-Gemeinschaft als Ausbauinvestition finanziert. Die Bauzeit ist von 2012 bis 2014 geplant. „Das GSI Helmholtzzentrum ist mit dem FAIR-Projekt der ideale Standort für dieses umweltfreundliche Höchstleistungs-Rechenzentrum“, sagt Projektleiter Professor Volker Lindenstruth.

Die neue umweltfreundliche Computerarchitektur wurde von Volker Lindenstruth, dem Leiter des IT-Bereichs von GSI, gemeinsam mit Horst Stöcker, dem Wissenschaftlichen Geschäftsführer von GSI, entwickelt. Den ersten Hochleistungsrechner dieser Art, den LOEWE-CSC, hat Lindenstruth in Frankfurt bereits erfolgreich in Betrieb genommen. Der LOEWE-CSC wurde gemeinsam vom Helmholz International Center for FAIR (HIC for FAIR), dem Frankfurt Institute For Advanced Studies (FIAS), der Goethe-Universität und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der hessischen Exzellenzinitiative LOEWE aufgebaut. Nach der aktuellen Weltrangliste „Green500“ der umweltfreundlichsten und schnellsten Computer der Welt ist LOEWE-CSC der energieeffizienteste Großcomputer Europas, weltweit liegt er unter den Großrechnern auf Rang drei.

Bestandteil der Förderung für den geplanten Green-Cube sind acht Millionen Euro für einen Höchstleistungsrechner bestehend aus einem Netzwerk von Computern, die in geschlossene Schränke eingebaut sind. An deren Rückwand wird die warme Abluft mit Wärmetauschern direkt mit Wasser gekühlt. Die Rückkühlung erfolgt durch einfaches Verdunsten von Wasser. Im Mittel liegen die Kühlkosten bei nur acht Prozent der Leistung des Computers. Bei herkömmlichen Systemen liegen sie bei 50 bis zu 100 Prozent.

Insgesamt werden rund 800 wassergekühlte Rechnerschränke in einem Hochregallager-ähnlichen Bau auf Stahlträgern in sechs Ebenen untergebracht. Dieser Aufbau ist bis zu 100-mal kompakter als bei herkömmlicher Bauweise. In den Rechnern werden Grafikchips aus Grafikkarten von Personal Computern zur Beschleunigung von marktüblichen Mikroprozessoren verwendet. Somit erreichen sie Spitzengeschwindigkeiten bei geringem Energieverbrauch und bei relativ geringen Kosten. Mit dem Green-Cube werden jährlich mindestens 15.000 Tonnen CO2-Emissionen gegenüber konventionellen Supercomputern eingespart.