Server Stromverbrauch: Durchschnitt, Kosten & Senken

Wie viel Strom verbraucht ein Server?

Ein Server verbraucht etwa 200 bis 300 Watt im laufenden Betrieb. 

Single-Socket-Servern verbrauchen je nach Ausstattung und Last häufig zwischen 150 und 300 Watt. Deutlich darüber liegen dagegen leistungsstarke High-End-Systeme mit einem Verbrauch von 500 bis 1000 Watt in vielen Fällen.  

Wie hoch der Server Stromverbrauch konkret ausfällt, wird maßgeblich durch die Hardware Komponenten bestimmt. Eine zentrale Rolle spielt die Anzahl der Prozessoren (CPU, Central Processing Unit). Die CPU ist in vielen Servern der größte Einzelverbraucher. Moderne Server CPUs liegen oft in einer TDP-Spanne (Thermal Design Power) von etwa 150 bis 400 Watt pro Sockel. Ein Dual CPU Server verdoppelt den Verbrauch gegenüber einem vergleichbaren Single-Socket-System. Ein Server mit 2 Prozessoren verbraucht häufig ungefähr 250 bis 500 Watt, während Systeme mit 4 Prozessoren je nach Plattform und Auslegung eher bei 500 bis 1000 Watt verbrauchen.

Der Arbeitsspeicher wirkt sich messbar auf den Server Stromverbrauch aus. Jedes RAM-Modul benötigt etwa 2 bis 5 Watt pro Riegel. In großen Speicherbestückungen summiert sich das schnell. Ein Server mit 1 TB RAM verursacht gegebenenfalls allein durch den Speicher einen Stromverbrauch von über 100 Watt.

Der Server Stromverbrauch wird unter anderem von den Speichermedien (HSS und SSD) beeinflusst. Klassische Festplatten (HDD) liegen typischerweise bei ungefähr 6-10 Watt pro Laufwerk, während SSDs meist effizienter arbeiten und etwa 2 bis 5 Watt aufnehmen. Bei vielen Laufwerken in Storage Servern oder bei hoher I/O-Last wird dieser Anteil relevanter.

Neben der reinen Ausstattung ist die Server Auslastung entscheidend für den Stromverbrauch. Server sind im Leerlauf nicht komplett ausgeschaltet, sondern benötigen weiterhin Energie für Grundfunktionen und insbesondere für die Kühlung der Komponenten. Ein Server im Leerlauf benötigt etwa 30 bis 50 % seiner maximalen Energie für die Kühlung und Grundfunktionen. Unter Last steigt der Stromverbrauch  mit der CPU-Auslastung an. 

Ein weiterer Faktor für den Server Stromverbrauch ist die Effizienz des Netzteils. Netzteile mit Gold- oder Platinum-Zertifizierung wandeln in der Regel über 90 % der aufgenommenen Energie in Nutzstrom um, was Verluste reduziert und damit sowohl Stromkosten als auch Abwärme senkt. Abwärme ist eng mit der Kühleffizienz verbunden. 

Je mehr Wärme der Server erzeugt, desto mehr Energie ist notwendig, um diese Wärme aus dem System und aus dem Raum abzuführen. Hier spielen interne Lüfter ebenso hinein wie die Effizienz der gesamten Rechenzentrums- bzw. Serverraum Infrastruktur, die häufig über den PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) eingeordnet wird.

Was kostet es, einen Server zu betreiben?

Was es kostet, einen Server zu betreiben, hängt von den Energiekosten, Wartungskosten und Kosten für die Unterbringung des Servers ab. 

Bei den Energiekosten sind die direkten Stromkosten der IT ein Kernbestandteil. Rechnet man beispielhaft mit einem durchschnittlichen Server Stromverbrauch von etwa 250 Watt im 24/7-Betrieb, ergibt das über ein Jahr rund 2.190 kWh (0,25 kW mal 8.760 Stunden). Bei einem Gewerbestrompreis von etwa 0,25 bis 0,30 Euro pro kWh liegen die reinen Stromkosten damit grob in einer Größenordnung von rund 500 bis 800 Euro pro Jahr, abhängig vom tatsächlichen Verbrauch, Preisniveau und dem individuellen Lastprofil.

Die Kühlung macht je nach Raumkonzept und Effizienz einen erheblichen Anteil der Server Energiekosten aus. Die Kühlung für den Server betragen oft etwa 20-40 % des Gesamtenergiebedarfs. Grund hierfür ist, dass die IT-Abwärme zuverlässig abgeführt werden muss, um stabile Betriebstemperaturen und damit Verfügbarkeit zu gewährleisten.

Ein wichtiger Kostenfaktor für den Betrieb eines Servers sind die Wartungskosten. Dazu zählen Aufwände für Systemadministration wie Sicherheitsupdates, Backup-Kontrolle und Monitoring, aber auch Kosten für Ersatzteile, wenn beispielsweise Lüfter, Netzteile oder Festplatten ausfallen. Je nach Kritikalität der Systeme und gewünschter Verfügbarkeit beeinflussen Service- und Ersatzteil Verträge den laufenden Aufwand.

Die Kosten für die Unterbringung des Servers sind bei den Server Kosten einzubeziehen. Bei inhouse Betrieb von Servern sind neben Platz und Stromversorgung oft auch Anforderungen wie Brandschutz, USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung) und physische Absicherung zu berücksichtigen. Im Colocation Rechenzentrum fallen dagegen typischerweise monatliche Gebühren für Rackfläche bzw. Stellplätze an. Ob Colocation oder inhouse Unterbringung wirtschaftlicher ist, hängt stark vom individuellen Setup, der Skalierung, den Sicherheitsanforderungen und dem gewünschten Betriebsmodell ab.

Wie lässt sich der Server Stromverbrauch senken?

Der Server Stromverbrauch lässt sich senken, indem man den Energieverbrauch der Kühlung reduziert, die Hardware Auslastung durch Virtualisierung oder Konsolidierung optimiert und energieeffiziente IT Komponenten nutzt.

Entscheidend bei der Senkung des Server Stromverbrauchs ist das Zusammenspiel aller technischen Faktoren. Weniger Abwärme reduziert den Kühlbedarf, bessere Luftführung senkt die notwendige Kühlleistung, und höhere Auslastung reduziert die Anzahl physischer Systeme, die Versorgung und Kühlung erfordern.

Effiziente Kühlung mit Warmgang- oder Kaltgangeinhausung

Ein besonders wirksamer Ansatz zur Reduktion des Kühlaufwands ist die konsequente Trennung von warmen und kalten Luftströmen durch Warmgang- oder Kaltgangeinhausungen. 

Das Ziel von Warmgang- und Kaltgangeinhausungen ist, dass sich gekühlte Zuluft nicht mit der warmen Abluft vermischt. Jede Vermischung reduziert die Wirksamkeit der Kühlung und führt zu ungünstigen Temperaturverteilungen im Serverraum.

Bei der Kaltgangeinhausung stehen die Frontseiten der Server Racks einander gegenüber, und der Gang dazwischen wird eingehaust. Gekühlte Luft wird gezielt in diesen Kaltgang eingeblasen, sodass die Server an der Ansaugseite kühle Luft erhalten. Die warme Abluft bleibt dagegen außerhalb des eingehausten Bereichs.

Bei der Warmgangeinhausung wird der warme Gang zwischen den Rack-Rückseiten eingehaust. Die warme Luft wird dort gesammelt und über ein HAC-Kaminsystem abgeführt. Dadurch lässt sich die warme Abluft kontrolliert aus dem Bereich der Zuluft fernhalten, was die Effizienz der Luftführung steigert und typische Hotspots reduziert.

Für solche Einhausungskonzepte bietet SCS FACO hochwertige Kalt- und Warmgangeinhausungen an. Unsere Gangeinhausungen sind modular aufgebaut und werden nach kundenspezifischen Anforderungen gefertigt. Die Modularität ist wichtig, weil Rackreihen, Raumgeometrien und Zugangskonzepte selten vollständig von der Stange passen. Eine sauber umgesetzte Einhausung verbessert die Luftführung und trägt dazu bei, den Gesamtenergiebedarf rund um den Serverbetrieb zu senken.

Virtualisierung und Server Konsolidierung

Die Virtualisierung und Server Konsolidierung bieten häufig Potential zur Senkung des Server Stromverbrauchs. In vielen IT Umgebungen laufen zahlreiche physische Server mit sehr geringer Nutzung, häufig nur bei etwa 10 bis 15 % Auslastung. Dennoch verursachen diese Systeme fortlaufend Stromverbrauch im Leerlauf und produzieren Abwärme, die Kühlung bedarf. Bei der Server Virtualisierung lassen sich mehrere virtuelle Maschinen (VMs) auf leistungsstarken physischen Server bündeln. Dadurch sinkt die Anzahl der benötigten physischen Server, was nicht nur den direkten IT-Stromverbrauch reduziert, sondern in der Regel auch den Kühlbedarf und den Platzbedarf im Rack.

Bei der Server-Konsolidierung werden Workloads und Dienste von mehreren gering ausgelasteten Systemen zusammengelegt, um die vorhandene Hardware besser auszunutzen. Dies senkt den Energieverbrauch von IT Systemen, gerade wenn alte, ineffiziente Systeme durch weniger, modernere Plattformen ersetzt oder die Betriebsweise strategisch angepasst wird.

Energieeffiziente Hardware

Die Auswahl energieeffizienter Hardware wirkt sich direkt auf den Stromverbrauch der Server aus. 

Die Verwendung hocheffizienter Netzteile trägt dazu bei, den Server Stromverbrauch zu senken. Geräte mit 80 PLUS Gold, Platinum oder Titanium erreichen hohe Wirkungsgrade, häufig über 90 %, wodurch weniger Energie in Wärme umgewandelt wird. So senkt sich der direkte Strombedarf und die zu kühlende Abwärmemenge wird verringert.

Zu einer energieeffizienten Hardware gehört intelligentes Power Management. Moderne Betriebssysteme und BIOS-/Firmware-Funktionen bieten Energiesparmodi, die beispielsweise Takt, Spannung und Leistungsaufnahme an die tatsächliche Last anpassen. Ergänzend empfiehlt sich Power Capping, um Leistungsobergrenzen zu definieren und damit Verbrauch sowie Wärmeeintrag planbarer zu machen. Der beste Effekt zur Senkung des Server Stromverbrauchs entsteht, wenn effiziente Komponenten, passende Netzteile, sinnvolle Lastverteilung und eine gute Luftführung gemeinsam betrachtet werden.