Während des gesamten Lebenszyklus eines Rechenzentrums beeinflussen Kapazitätsverluste nicht nur unmittelbar die angestrebte Energieeffizienz, sondern auch die Betriebssicherheit. Die Bedeutung dieses Aspekts wird häufig unterschätzt, insbesondere aufgrund fehlender Transparenz hinsichtlich der aktuellen und zukünftigen lokalen Verfügbarkeit der geplanten Ressourcen. Dieser Artikel beleuchtet, wie durch ein intelligentes Management von Rechenzentren und prädiktive Analysen eine erhöhte Transparenz geschaffen werden kann. Die koordinierte Nutzung verfügbarer Kapazitäten lässt sich ohne einen digitalen Zwilling oft nicht in verständlicher Form darstellen; traditionelle Methoden der Datenerfassung erweisen sich hier als ineffizient und bergen potenziell erhebliche Risiken für den sicheren Betrieb.

Rechenzentren sind darauf ausgelegt, zu einem bestimmten Zeitpunkt den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden. Doch im Laufe ihres Bestehens ändern sich diese Anforderungen meist erheblich. Unternehmensziele verschieben sich, technologische Innovationen kommen hinzu, und es werden regelmäßig neue gesetzliche Vorgaben eingeführt – all dies geschieht in immer kürzeren Abständen. Daher sind CIOs und CTOs gefordert, sich kontinuierlich neues Wissen anzueignen und ihre Strategien flexibel an diese Veränderungen anzupassen. Während die physische und technische Grundstruktur eines Rechenzentrums meist konstant bleibt, unterliegt die IT-Landschaft einem kontinuierlichen Wandel.

Infolgedessen stehen Eigentümer und Betreiber von Rechenzentren vor der Herausforderung, Veränderungen in einem sich ständig wandelnden System – dem IT-Raum – vorzunehmen. Häufig fehlt dabei die Möglichkeit, präzise vorherzusagen, wie sich die geplanten Anpassungen auf die Infrastruktur auswirken werden. Diese Unsicherheit birgt erhebliche Risiken: Eine Fehlentscheidung kann nicht nur die Geschäftsprozesse beeinträchtigen, sondern im schlimmsten Fall auch zu einem vollständigen Ausfall führen.

Betrachten wir die Situation objektiv und nehmen wir zunächst einmal Abstand von schwierigen Momenten, sei es aufgrund von Warnmeldungen über auftretende Ausfälle oder neue Kapazitätsanforderungen wie KI-Server, die die verfügbaren Ressourcen schnell an ihre Grenzen und darüber hinaus katapultieren.

Im Wesentlichen gibt es zwei sinnvolle Vorgehensweisen, wie Sie solchen Herausforderungen begegnen können: Die erste ist: „So, wie wir es schon immer gemacht haben“. Die zweite ist die „beste Vorgehensweise“, wie wir es tun könnten. Die erste Methode hat ihre Vorteile, da sie keine Unruhe verursacht und jeder seinem gewohnten, wenn auch ausgetretenen Weg folgt. Doch sie untergräbt den eigentlichen Zweck des Rechenzentrums, nämlich mit den vorhandenen Ressourcen effizient umzugehen und somit den langfristigen Unternehmenserfolg maximal zu unterstützen. Die zweite Methode ist definitiv besser für den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen. Allerdings ist es mit Schwierigkeiten verbunden, „die beste Art und Weise“ zu finden und umzusetzen. An dieser Stelle sei es gesagt: Rechenzentren sind nicht wirklich Umgebungen, in denen man per „Trial & Error“ den besten Weg ermitteln kann.

Um diesem Risiko entgegenzuwirken, gibt es mittlerweile eine innovative Lösung: den digitalen Zwilling. Mithilfe dieses virtuellen Abbilds des Rechenzentrums lassen sich alle geplanten Änderungen in einer sicheren Testumgebung simulieren und analysieren, bevor sie in der Praxis umgesetzt werden. Dadurch wird es möglich, potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen und die Stabilität sowie Effizienz der Anlage nachhaltig zu sichern.

Der digitale Zwilling bildet die physische Anlageneinrichtung als exaktes virtuelles Abbild ab. Diese digitale Nachbildung ermöglicht es, das Rechenzentrum in einer realitätsnahen Simulationsumgebung zu analysieren und verschiedene Szenarien durchzuspielen. So können beispielsweise einzelne Server an ihrer Position bewertet oder Steckdosen virtuell geschaltet werden, um die Auswirkungen auf die gesamte Infrastruktur zu bewerten. Ein zentrales Instrument dabei ist die numerische Strömungsmechanik (CFD), mit der sich der Luftstrom innerhalb der Anlage simulieren lässt. Auf diese Weise erhalten Betreiber wichtige Einblicke in thermische Eigenschaften, identifizieren potenzielle Hotspots und erkennen Fehlerquellen, die andernfalls zu Ausfallzeiten führen könnten.

Ein besonderer Vorteil der Digital-Twin-Technologie besteht darin, dass auch komplexe Fragestellungen risikofrei untersucht werden können: Was passiert, wenn eine Kühleinheit ausfällt? Wie wirkt sich die Inbetriebnahme neuer IT-Systeme und Racks auf die bestehende IT und deren erforderliche Kühlung aus? Welche Folgen hat der Austausch einzelner Server? All diese Analysen lassen sich mit Hilfe des digitalen Zwillings schnell, transparent und ohne Gefahr für die reale Infrastruktur durchführen. So können Unternehmen selbst anspruchsvolle Szenarien durchspielen und fundierte Entscheidungen treffen, bevor Änderungen tatsächlich umgesetzt werden.

Durch den Einsatz eines digitalen Zwillings erhalten Betreiber die Möglichkeit, ihr Rechenzentrum in allen denkbaren Konfigurationen sowie unter den unterschiedlichsten Komplikationen oder sogar Katastrophenfällen präzise zu modellieren. Die virtuelle Nachbildung ermöglicht es, Schwachstellen innerhalb der Infrastruktur effektiv zu identifizieren und gezielt zu beheben. Dadurch verlieren selbst anspruchsvolle Anforderungen aus dem Unternehmen ihren Schrecken, da die Auswirkungen solcher Anfragen im Voraus transparent simuliert und bewertet werden können.

Die Aufgabe, Ausfälle im Rechenzentrum zu verhindern, bleibt weiterhin ein zentraler Bestandteil der Arbeit von Infrastruktur- und Betriebsfachleuten. Allerdings erfordert die zunehmende Komplexität und Dynamik der IT-Landschaft eine grundlegende Veränderung der bisherigen Vorgehensweisen. Glücklicherweise stehen die notwendigen Tools und Fähigkeiten bereits heute zur Verfügung: Mithilfe eines digitalen Zwillings können Betreiber Ausfallszenarien realitätsnah durchspielen und geplante Änderungen sicher in der virtuellen Umgebung umsetzen. So wird das Risiko für die reale Infrastruktur minimiert und die Grundlage für zukunftsfähige Entscheidungen geschaffen.

Diese Technologie ermöglicht es, zu prüfen, ob die Vorlauftemperatur der Klimageräte ohne Risiko erhöht werden kann, wodurch Energie und Geld eingespart und der CO₂-Fußabdruck der Infrastruktur reduziert werden.

Sie ermöglicht die Auswahl von energieeffizienteren Lösungen (Freikühlung, Hintertüren, DLC, Hybridkühlung).

Durch das Durchbrechen der Glasdecke von Rechenzentren, die zu 60 % ihrer ursprünglichen Kapazität ausgelastet sind, ermöglicht DT eine Erhöhung dieser Grenze auf bis zu 90 %. Dies ist der beste Weg, um die vorhandenen Infrastrukturen mit ihrer maximalen Kapazität zu nutzen und die Investitionskosten zu optimieren. Dadurch verzögert sich der Bau neuer Rechenzentren, was eine radikale Möglichkeit darstellt, die Umweltauswirkungen unserer digitalen Welt zu reduzieren.

Da auch in Zukunft durch den steigenden Bedarf an KI-Hardware neue Herausforderungen auf uns zukommen werden, bieten digitale Zwillinge den Managern nicht nur bei der Neuplanung eines Rechenzentrums, sondern auch angesichts der stark veränderten Nutzung von Rechenzentren die Möglichkeit, die Kontrolle zu behalten und die Vielzahl von Unternehmen zu unterstützen, die auf sie angewiesen sind, um effektiv zu arbeiten.

Abschließend sei hier nur erwähnt, dass die vermehrt eingesetzte Flüssigkeitskühlung (z. B. DLC, Direct Liquid Cooling auf dem GPU-Chip) bei der KI-Hardware meist nur 70 % der direkten Lasten am Chip abdeckt, doch die restlichen 30 % – und hier sprechen wir gerne von > 30 kW – – über konventionelle Luftkühlung abgeführt werden müssen.