WUE – Water Usage Effectiveness

Abkürzung: WUE

WUE (Water Usage Effectiveness) gibt an, wie viel Wasser ein Rechenzentrum je Kilowattstunde IT-Energie verbraucht. Die Kennzahl ergänzt den PUE um eine Größe, die dieser systematisch ausblendet.

Die Rechnung

        Wasserverbrauch des Rechenzentrums im Jahr (Liter)
WUE = ─────────────────────────────────────────────────────
              Energie der IT-Technik im Jahr (kWh)

Das Ergebnis steht in Liter je Kilowattstunde. Eine Anlage mit geschlossenem Kühlkreis und Luftrückkühlung erreicht Werte nahe null. Anlagen mit Verdunstungskühlung liegen je nach Klima und Betriebsweise zwischen etwa 0,5 und 2 Litern je Kilowattstunde.

Der Zielkonflikt mit dem PUE

Das ist der eigentliche Grund, warum es die Kennzahl gibt.

Verdunstungskühlung — auch adiabate Kühlung genannt — nutzt die Verdunstungskälte von Wasser und senkt damit den Aufwand für die maschinelle Kälteerzeugung erheblich. Der PUE verbessert sich deutlich, in heißen Sommermonaten um mehrere Zehntel.

Bezahlt wird das mit Wasser. Ein Rechenzentrum kann seinen PUE also auf Kosten einer Größe optimieren, die in keiner Werbeaussage steht und für die es in Deutschland bislang keine gesetzliche Obergrenze gibt. Wer zwei Anlagen anhand des PUE vergleicht, ohne den WUE danebenzulegen, vergleicht unvollständig.

Umgekehrt gilt dasselbe: Eine Anlage mit WUE von null hat womöglich schlicht einen schlechteren PUE, weil sie ihre Wärme rein maschinell abführt.

Standortbezogen und quellenbezogen

Die Norm unterscheidet zwei Betrachtungen, und der Unterschied ist erheblich.

WUE (site) zählt nur das Wasser, das an der Anlage selbst verbraucht wird — Verdunstungskühlung, Befeuchtung, Nachspeisung von Kreisläufen.

WUE (source) rechnet zusätzlich das Wasser ein, das bei der Erzeugung des bezogenen Stroms verbraucht wird. Thermische Kraftwerke kühlen mit Wasser, und dieser Anteil übertrifft den Verbrauch vor Ort oft deutlich.

Daraus folgt eine unbequeme Einsicht: Ein Rechenzentrum, das seinen Standortverbrauch auf null drückt und dafür mehr Strom aus einem wassergekühlten Kraftwerk bezieht, kann quellenbezogen schlechter dastehen als vorher. Welche der beiden Zahlen genannt wird, ist deshalb immer mitzulesen — angegeben wird in der Praxis fast immer die standortbezogene.

Einordnung in Deutschland

Der Wasserverbrauch von Rechenzentren ist hierzulande zu einem öffentlichen Thema geworden, getrieben von der Konzentration großer Anlagen im Rhein-Main-Gebiet und von mehreren trockenen Sommern.

Rechtlich ist die Lage anders als beim PUE: Das Energieeffizienzgesetz setzt Grenzwerte für die Energieeffizienz und Vorgaben zur Abwärmenutzung, macht aber keine Vorgaben zum Wasserverbrauch. Begrenzend wirken stattdessen die wasserrechtlichen Erlaubnisse der Länder und Kommunen — und die werden in Gebieten mit angespannter Versorgungslage zunehmend restriktiv erteilt.

Für Betreiber heißt das: Der WUE ist keine Meldepflicht, kann aber über die Genehmigungsfähigkeit eines Standorts entscheiden.

Was den Wert senkt

Geschlossene Kreisläufe. Wasser zirkuliert, statt zu verdunsten. Nachgespeist wird nur der Schwund.

Höhere zulässige Zulufttemperaturen. Wer seine Server bei 27 statt 22 Grad betreibt, kommt über deutlich mehr Stunden im Jahr mit freier Kühlung aus und braucht die Verdunstung seltener.

Freie Kühlung. In mitteleuropäischem Klima lässt sich ein großer Teil des Jahres ohne maschinelle Kälte und ohne Verdunstung kühlen.

Flüssigkeitskühlung bis an den Chip. Der Kreislauf ist geschlossen, die Rücklauftemperaturen sind hoch genug, um die Wärme ohne Verdunstung loszuwerden.

Kein Trinkwasser. Brauchwasser, aufbereitetes Abwasser oder gesammeltes Regenwasser senken den Wert zwar nicht, entschärfen aber den Konflikt um die Ressource — worauf es in der Genehmigungspraxis hinausläuft.

Grenzen der Kennzahl

Wie beim PUE sagt der Wert nichts über den absoluten Verbrauch: Eine große Anlage mit gutem WUE kann mehr Wasser brauchen als eine kleine mit schlechtem.

Der Vergleich über Klimazonen hinweg ist unfair. Eine Anlage in Skandinavien braucht kaum Verdunstungskühlung, eine in Südspanien ohne sie erheblich mehr Strom.

Und die Kennzahl unterscheidet nicht zwischen Trinkwasser und aufbereitetem Abwasser — für die Umweltwirkung ist das aber der entscheidende Unterschied.

Abgrenzung

Der PUE misst den Energieaufwand der Gebäudetechnik und blendet Wasser vollständig aus.

Der CUE bildet die Emissionen ab, der ERF die Abwärmenutzung. Erst zusammen ergeben die vier Kennzahlen ein Bild; einzeln lässt sich jede von ihnen auf Kosten der anderen verbessern.

Quellen

• ISO/IEC 30134-9: Information technology — Data centres key performance indicators — Part 9: Water usage effectiveness (WUE)
• EN 50600-4-9: Informationstechnik — Einrichtungen und Infrastrukturen von Rechenzentren — Kennzahl für die Wassernutzung
• The Green Grid: Water Usage Effectiveness — A Green Grid Data Center Sustainability Metric