Energieoptimierte Supercomputer-Netzwerke durch die Nutzung von Windenergie (ESN4NW)

Abstract

Das Verbundvorhaben Energieoptimierte Supercomputer-Netzwerke durch die Nutzung von Windenergie (ESN4NW) adressiert die Entwicklung einer nachhaltigen, sektorenübergreifenden Infrastruktur zur Kopplung von erneuerbarer Energieerzeugung und energieintensiven IT-Systemen. Im Mittelpunkt steht die Integration von Hochleistungsrechnern (High PerformanceComputing, HPC) in Windenergieanlagen (WEAs), um eine möglichst direkte Nutzung dererzeugten Windenergie zu ermöglichen und gleichzeitig die Ausfallarbeit durch Abregelung(Englisch: Curtailment Energy) zu reduzieren. Insbesondere im Kontext fluktuierender erneuerbarer Energien entsteht daraus ein erheblichesPotential zur besseren Abstimmung von Energieangebot und -nachfrage durch eine adaptiveBetriebsführung von in WEA-Türmen beherbergten IT-Systemen. Vor diesem Hintergrund verfolgte das Teilvorhaben Dynamische Modellierung der IT (DynaMIT)das Ziel, methodische und modellbasierte Grundlagen für eine von Windenergieverfügbarkeit abhängige Betriebsführung von HPC-Systemen zu entwickeln. Im Fokus standen dabei die Entwicklung geeigneter Verfahren zur Steuerung und Optimierung der Ressourcenallokation in einer verteilten Rechenzentrums-(RZ-)Infrastruktur. Ziel war es, Betriebsstrategien zu entwickeln, die eine möglichst direkte Nutzung erneuerbarer Energien erlauben, Abregelungsverluste reduzieren und gleichzeitig die Performanzanforderungen von HPC-Anwendungen berücksichtigen. Ergänzend sollten geeignete Metriken zur Bewertung von Nachhaltigkeit und Effizienz entwickelt und auf spezifische Szenarien hinsichtlich der Betriebsführung sowie in Abhängigkeit vom Standort ("grünes" RZ im Windpark versus konventionelles urbanes RZ) angewandt werden. Die Arbeiten des Teilvorhabens waren eng in den Verbundkontext eingebettet und adressierten insbesondere die Entwicklung und Bewertung von Steuerungs- und Optimierungsverfahren für die energetische Betriebsführung. Dabei wurden sowohl datengetriebene als auch modell- und gleichungsbasierte Ansätze untersucht, um unterschiedliche Methoden, je nach Datenverfügbarkeit realer Anlagen, zugänglich zu machen und diese ggf. vergleichend bewerten zu können.