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Die grüne Bilanz

Energie-Effizienz – wie rechnet sich die?

Rund um die Cebit wurde die seit Monaten spürbare Begeisterung der IT-Anbieter für grüne IT noch mal um eine Runde lauter. Es gab sogar Stimmen, die eine kurzfristige Amortisierung der Investitionen durch die Stromeinsparung verkündeten. Anlass genug, um diese Erwartungen und Ansprüche der Hersteller genauer unter die Lupe zu nehmen, zumal konkrete Projektarbeit bei Klienten ebenfalls diese Notwendigkeit ergab.

T-Verantwortlichen wollen – wie wir alle – ja einerseits das Umweltgewissen beruhigen, anderseits soll aber unter dem Strich auch die Gewinn- und Verlust-Rechnung stimmen. Wenn grüne IT auch vielleicht sogar teurer ist, als der bisherige IT-Betrieb, so will man zumindest wissen, um wieviel mehr sie kostet. Wenn sie aber viel teurer ist, was dann? Die Unternehmensleitung muss involviert werden und verlangt mit Recht eine professionelle Berücksichtigung aller Faktoren.

Welche Parameter spielen bei dieser Investitionsentscheidung eine Rolle, wie sind sie zu gewichten und an welchen Stellhebeln kann der IT-Verantwortliche aktiv werden?

Mit den führenden Herstellern haben wir den Vergleich von Server-Modellen älterer und aktueller Bauart hinsichtlich der Auswirkungen auf die Energienutzung, aber auch auf die Finanzen des Unternehmens untersucht und miteinander verglichen. Die Kriterien, auf die es ankommt, sind vor allem:

Leistungsfähigkeit: die neue Plattform muss mindestens das Gleiche leisten, wie die bisherige. Sind die neuen Geräte deutlich stärker sind als die bisherigen, wird der Grundsatz ceteris paribus nicht eingehalten und man vergleicht Äpfel mit Birnen. Deswegen nehmen wir hier gleichstarke Geräte in Augenschein.

Architektur: die neue sollte von der bisher genutzten nicht allzu stark abweichen. Das Betriebssystem und die Middleware sollte in etwa gleich den bisher genutzten sein. Kommen im Rahmen der Umstellung dichter gepackte Prozessoren, Kerne und Chips zum Zuge, so sollte dies keine erhebliche Veraltung des Systemwissens zur Folge haben, sondern mit mäßigem Schulungsaufwand erreichbar sein. Hält man sich nicht daran, kann man die wirklichen Folgen der Energie-Effizienz nicht isoliert betrachten, weil sich andere Faktoren hineinmischen.

Wartung: die Wartung der Hardware wird hier mit einem Prozentsatz der Anschaffungskosten angesetzt. Oft stellen die Hersteller in den ersten 1 bis 3 Jahren die Wartung kostenlos. Was jedoch in den ersten Jahren gespart wird, kommt später ganz sicher hinzu. Das soll unseren Vergleich nicht beeinträchtigen, denn wird nehmen die insgesamt im Lebenszyklus anfallenden Wartungskosten als Summe und verteilen sie zu gleichen Teilen auf die 5 Jahre des AfA-Zeitraumes. Man sollte allenfalls noch die Verzinsung dieses Wartungsaufwandes Jahr für Jahr berechnen, wenn man die genauen Vertragsbedingungen kennt.

Softwarekosten: Vielfach wird die Software nach der Anzahl und Leistungsfähigkeit der Server-Prozessoren berechnet. Es gibt auch andere Modelle, die aber alle in gewisser Weise von der Leistungsfähigkeit abhängen. Da wir von gleichen Leistungsstärken der verglichenen Rechner ausgehen, wirkt sich die Energie-Effizienz hier nicht aus. Das wird bei der Virtualisierung im zweiten Beispiel anders sein.

Rechnerlast: Server laufen fast nie mit hundert Prozent Last. Im Jahresschnitt sind sie meist nicht mal zu 20 Prozent ausgelastet. Die genaue Belastungskurve ist in jedem IT-Betrieb anders, denn häufig kommt es auf die Spitzen an, zu denen man keinesfalls auf Leistung verzichten will.

Unter Voll-Last verstehen wir daher hier die im größeren Teil des Tages erreichte mittlere Last mit dem höchsten Stromverbrauch. Deswegen nehmen wir hier Vollast für den größeren Teil des Tages und für den Rest des Tages nur halbe Last an. Im Jahresschnitt kommt man damit auf etwa 70 bis 80 Prozent der Voll-Last. Es ist aber keineswegs so, dass ein Rechner bei halber Last nur die halbe Energie benötigt. Immer ist ein gewisser Sockelverbrauch gegeben, wenn der Rechner nicht ausgeschaltet ist. Erst die neuesten Prozessoren erledigen schon automatisch eine stufenweise Abschaltung einzelner Bereiche im Kern und auf der Platine.

Virtualisierung: zunächst bedeutet der Einsatz energie-effizienter Rechner noch keine Zusammenfassung mehrerer Systeme auf einem einzigen mit besserer Auslastung. Es wird lediglich »grünere« Technik verwendet, die Auslastung und die Anzahl der Server bleibt gleich. Dies wird in unserem ersten Beispiel deutlich.

Nutzt man jedoch zusätzlich die Virtualisierung zur Energie-Einsparung, so wird mit Hilfe eines Umstellungsprojektes auch die Zusammenfassung mehrerer Einzelserver zu einem Rechner vorgenommen. Damit ist notwendigerweise auch eine leistungsfähigere Rechnerplattform vonnöten. Dies schlägt sich in höherem Preis und mehr Energieverbrauch für das Gerät nieder, die aber durch die geringere Anzahl überkompensiert werden sollte.

Auch sind die Kosten des Virtualisierungsprojektes mit zu berücksichtigen. Das bedeutet unter Umständen erhebliche Projektkosten für Software, Schulung, Training und Umstellungs-Arbeiten die das Einsparpotenzial deutlich mindern. Im zweiten Beispiel wird hierfür das Ergebnis dargestellt.

Umstellungszeitpunkt: je nach Abschreibungsdauer kann die Energiesparinvestition teurer oder preiswerter werden: wenn man die Ablösung in der Mitte oder deutlich vor Ende der Abschreibungsdauer vornimmt, muss man die Restwerte, und die Zinsen darauf, mit zu den Kosten der neuen Anlage rechnen. Diese kann sich dadurch erheblich verteuern, je früher sie erfolgt.

Interner Zinsfuss: um den Wert der alten und der neuen Anlagen miteinander zu vergleichen, müssen die in der Zukunft liegenden Ein- und Ausgaben-Ströme auf den gleichen Zeitpunkt (der Investment-Entscheidung) abgezinst werden. Wenn man, wie in unserem Beispiel, Jahreskosten ermittelt, dient er dazu, die Zinslast zu ermitteln, die auf die Kapitalbindung folgt.

Energiepreis: dieser – etwa für die Kilowattstunde kWh – sollte realistisch angesetzt werden. Während manche gewerblichen und industriellen Kunden nur etwa 10 Cent bezahlen, liegt der Preis bei anderen unter Einbezug aller Neben- und Fixkosten schon bei dem Doppelten. Allgemein wird heute ein Anstieg auch der Großkundenpreise für die nächsten Jahre angenommen. Um auf der vorsichtigen Seite zu bleiben, gehen wir von einem Preis von derzeit 13 Cent aus, und nehmen an, dass er jedes Jahr um einen Cent steigt. Ist der Anstieg einmal größer, so wird in unsrem Beispiel das Jahresergebnis zwar schlechter. Würde man aber die alte IT weiter betreiben, würde auch die Differenz größer, die grüne IT damit kostengünstiger. An diesem Stellhebel muss man im konkreten Unternehmensfall besonders gewissenhaft drehen.

Klima-Kosten: neben der Energie für den Serverbetrieb kommt als nächst größter Verbraucher die Klima-Anlage in Betracht. Deren Energieverbrauch ist weitgehend abhängig von der Wärme, die die Server abstrahlen und die durch Belüftung abgeführt werden muss. Erfahrungswerte sagen, dass die Klimatisierung hierzu etwa zwei Drittel der Energie benötigt, die in die Rechner fliesst. Insgesamt stellt sich damit der Energieverbrauch auf etwa 167 Prozent des reinen Server-Verbrauchs.

Abschreibungsdauer: diese wird nicht nur von steuerlichen Vorgaben, sondern von den Entscheidungen des Unternehmens beeinflusst. Auch wenn die Standard-AfA (Absetzung für Abnutzung) auf einem Zeitraum von 5 Jahren basiert, was bei linearem Verfahren pro Jahr 20 Prozent Wertverlust unterstellt, kann das Unternehmen seine Anlagegüter früher ersetzen oder auch länger nutzen.

Bei früherer Außerdienststellung muss eine Sonderabschreibung vorgenommen werden, die den Gewinn und auch die Steuern mindert. Bei längerer Nutzung nach vollständiger Abschreibung beträgt der Restwert NULL und danach sinken die Kosten schlagartig. Durch sogenannten Anspar-Abschreibungen beziehungsweise nach neuem Steuerrecht »Investitionsabzug-Beträge« ist dem Unternehmen auch dann die Möglichkeit eröffnet, seine Kosten so zu kalkulieren, als wäre bereits eine neue Anlage gekauft und in den Kosten zu refinanzieren. Auch diese Denkweise machen wir uns zunutze um mit möglichst gleichbleibenden Raten während der Lebensdauer zu rechnen

Umstellungsprojekt: bei der 1-zu-1-Übertragung aller Systeme und Anwendungen vom alten auf den neuen Rechnerpark fallen nur geringe Projektkosten an, die vor allem bei der vorherigen genauen Planung, dem Cut-over und der anschließenden Betreuung der Kunden liegen.

Bei der Virtualisierung ist dieses Projekt erheblich größer und fällt auch finanziell ins Gewicht, wie in dem folgenden Beitrag gezeigt werden wird.

Personalkosten: wegen der Voraussetzung gleichbleibender Architektur werden die Personalkosten durch den Betrieb einer energie-effizienten IT-Anlage grundsätzlich nicht verändert. Erst bei der Virtualisierung ändert sich das. Daher soll dieser Effekt bei unserer Untersuchung der Energie-Effizienz erst dann in die Waagschale kommen, wenn tatsächlich ein Architekturwechsel stattfindet. Bei der gleichbleibenden Architektur im ersten Beispiel ist das nicht der Fall.

Herstellung: meist bleibt unerwähnt, dass man eine neue Anlage herstellen muss, um die alte abzulösen. Damit werden im Herstellprozess energieträchtige und rohstoffzehrende Abläufe mit Vorlaufzeiten bis zu drei Jahren ausgelöst, deren genaue Umwelt-Bilanz derzeit niemand kennt. Es sind ja meist weit entfernte Länder in Asien oder USA, wo diese anfallen. Aber mit Sicherheit kann man voraussetzen, dass auch dort jede neuere Maschine grüner hergestellt wird, als ihre Vorläufer.

In unserem Modell tragen wir diesem Umstand Rechnung in dem wir für die neue Anlage einen Preisabschlag einstellen. Dabei wird unterstellt, dass in dem niedrigeren Preis für die gleiche Leistung auch eine energie- und ressourcen-schonendere Herstellung auf allen Vorstufen abgebildet ist. Dem widerspricht allerdings manches Hersteller-Angebot, wenn z.B. eine energie-sparende Anlage mit gleichem Leistungskennwert sogar teurer ist, als das bisherige Modell. Hier kassiert der Anbieter wohl eine Pionier-Prämie für den technischen Fortschritt, die wir ihm gönnen, wenn der Markt das hergibt. In unserem Beispiel sind wir nicht bereit, damit unsere G + V-Rechnung zu belasten.

Recycling: mit dem Ersatz einer alten Anlage ist auch nicht immer notwendig die Verschrottung verbunden. Vielmehr wird man versuchen, sie durch Verkauf einer weiteren sinnvollen Nutzung zuzuführen, insbesondere wenn sie noch nicht voll abgeschrieben ist. Wir setzen hierfür einen Weiterverkaufs-Erlös an, der die Umstellung preiswerter macht.

Steuerliche Effekte: vereinfacht gesagt, wird durch einen vorzeitigen Anlagenersatz ein höheres Kostenniveau im Unternehmen erzeugt und dies führt praktisch immer zu einer Gewinnminderung und damit auch geringeren Ertragssteuern. Grob gesagt, kann man vom Mehraufwand den wir errechnen, die betriebstypische Steuerlast absetzen. Damit verringert sich der negative Effekt.

Umgekehrt ist es, wenn bei der anderen Variante (Virtualisierung) am Ende eine Kosteneinsparung entsteht. Damit wird der Gewinn erhöht und entsprechend mehr Steuern fällig.

Wenn man unter Beachtung der genannten Punkte die Zahlen sprechen lässt, ergibt sich ein Modell folgender Struktur.

Wenn man vor solcher Entscheidung im Betrieb steht, wird man die Rechnung für jedes einzelne Jahr des Lebenszyklus gesondert aufstellen, weil sich die Finanzströme – z.B. wegen der Wartungs- und Stromkosten – vermutlich jedes Jahr etwas anders verhalten. Wir haben hier nur ein Jahr dargestellt, und die meisten Effekte auf gleichbleibende Jahresbelastungen umgerechnet.

Zugrunde gelegt ist ein Rechenzentrum von 100 Servern. Die alten haben pro Stück 4.500 Euro gekostet, die neuen sollen 4.300,- kosten. Daraus ergibt sich ein jährliches Abschreibungsvolumen von 90 bzw. 86 T€. Die auf die Invest-Summe entfallende Zinslast wird mit einem internen Satz von 6 Prozent berechnet, woraus sich über die gesamte Dauer ein jährlicher Betrag in halber Höhe, also 13,5 T€ bzw. 12,9 T€ ergibt.

Der Stromverbrauch leitet sich aus der Leistungsaufnahme von 400 Watt bei den alten und 280 Watt bei den neuen Servern ab. Er beträgt beim neuen Gerät 30 Prozent weniger als beim alten – immer gleiche Arbeitsleistung unterstellt. Die Auslastung beider Serverparks ist gleich und wird über das Jahr mit 30 Prozent der maximalen Kapazität angenommen – einem hohen, in der Praxis seltenen Wert. Rein informatorisch sei gesagt, dass der Vollast-Betrieb zwischen 50 und 70 % und der Halblast-Betrieb unter 20 % der Kapazität beanspruchen. Hier steckt das Potenzial für die in einem weiteren Beispiel zu untersuchenden Effekt bei Virtualisierung (siehe Folge-Artikel).

Beide Rechenzentren werden im Mittel 14 Stunden täglich mit Vollast betrieben und den Rest der Zeit mit halber Last. Die halbe Last führt leider nicht zu einem linearen Minderverbrauch an Strom, sondern nur zur Einsparung von einem Drittel des Energieverbrauchs. Alle diese Werte muss man über die ganzen 8.760 (365 mal 24) Stunden eines Kalenderjahres rechnen, weil die Server in aller Regel niemals abgeschaltet werden. Damit ergeben sich 5.110 Vollast-Stunden und 3.650 Halblast-Stunden mit einem gemeinsamen Stromverbrauch von 313.913 bzw. 219.739 Kilowattstunden im Jahr.

Für die Klimatisierung des Rechenzentrums gilt in der Regel die Faustformel, dass zwei Drittel der Rechner-Energie benötigt werden, um die unerwünschte Abwärme zu neutralisieren. Daraus folgt, dass der gesamte Energieverbrauch pro Jahr bei einem Preis von 0,13 Euro je Kilowattstunde mit 67.987 Euro zu Buche schlägt. Bei der effizienten Variante sind es dagegen nur 51.282 Euro pro Jahr, eine Einsparung von 16.735 Euro pro Jahr. Wenn man dies der Neuinvestition von 430 T€ gegenüber hält, nimmt sich das Verhältnis nicht besonders günstig aus. Es ist jedoch noch mehr zu beachten.

Die genutzte Systemsoftware wird heute noch in aller Regel nach Prozessoren oder Leistungsstärke der Rechner bezahlt. Diese ändert sich in unserem ersten Beispiel nicht und hat daher keinen finanziellen Einfluss.

Anders sieht es mit einigen Nebenkosten aus: die Klimatechnik wird weniger beansprucht, kann auch geringer dimensioniert werden. Oder ihre Kapazität reicht aus, um weitere Anlagen zu kühlen, was man unserem Projekt mit einer geringeren Zurechnung an Abschreibungen, Zinsen und Wartungskosten zugute halten kann. Diesen Minderbedarf bewerten wir vorsichtig pauschal mit 5 T€ pro Jahr. Die Kosten für Personal, Raumfläche und Sicherheit werden nicht verändert, bergen aber Potenzial bei der Virtualisierung.

Umgekehrt geht es bei den weiteren Kostenpositionen zu: die Umstellung der Anlage erfordert in diesem Falle nur geringe Kosten, die vor allem in der Planung und im tatsächlichen physischen Austausch liegen. Bei Virtualisierung kommen deutlich höhere Kosten hinzu.

Nun ist noch zu bewerten, wie sich die vorzeitige Außerdienststellung der Altgeräte auswirkt. Sie haben erst zwei Jahre ihres nutzbaren Lebens hinter sich und damit stehen 370 T€ unabgeschrieben in unseren Büchern. Diese müssen nun zu Lasten der neuen Anlage gebucht werden. Allerdings hoffen wir, dass die alten Server zu einem Fünftel ihres Buchwertes verkauft werden können. Vielleicht nimmt sie auch der Lieferant der neuen Anlagen in Zahlung oder sie lassen sich versteigern. Einen höheren Erlös von vornherein anzusetzen, wäre aber kaum mit kaufmännischer Vorsicht zu vereinbaren. Damit mindert sich der abzuschreibende Restwert auf 216 T€, der nun auf die Lebensdauer der neuen Anlage verteilt werden muss. In unserem Beispiel geschieht dies über deren gesamte angenommene Abschreibungszeit von 5 Jahren – also mit 43.000 Euro pro Jahr. Damit ist eine ursprüngliche Investition statt in 5 Jahren erst in sieben Jahren zurückgeführt. Nicht jede Unternehmensleitung wird das akzeptieren, weil es der gewöhnlichen Nutzungsdauer widerspricht und die Gewinne künstlich aufbläht. Aber andernfalls würde grüne IT noch teurer. Und auch die Zinsen für diesen Restwert müssen wiederum mit 6 Prozent vom halben Betrag 5 Jahre lang mit jeweils 6.480 Euro berücksichtigt werden.

Rechnet man alles zusammen, so kostet der Rechnerpark trotz Energie-Ersparnis jährlich fast 30 T€ oder 6 % mehr als der alte Betrieb. Dies ist ein Betrag, den die IT-Leitung meist nicht auf die eigene Kappe nehmen kann, sondern bei dem sie das Controlling, die Finanzabteilung oder Geschäftsleitung mit einbeziehen muss.

Nun kann man an den einzelnen Stellhebeln versuchen, das Endergebnis zu verbessern. Zum Beispiel sollte als Erstes der Energiepreis genau ermittelt werden um auch für die nächsten fünf Jahre eine möglichst verlässliche Annahme zu treffen. Allein die angenommene Verteuerung um einen Cent pro Jahr bewirkt in unserem Beispiel Mehrkosten von jährlich rund 3.700 Euro.

Von wesentlicher Bedeutung sind auch die wirklichen Lastverhältnisse, denen die Rechner im Einzelfall ausgesetzt sind. Dabei spielt es keine geringe Rolle, ob sie ihren Energieverbrauch eng gekoppelt mit der Last einschränken oder nur wenig steuerbar sind. Neueste Prozessoren und Rechnerdesigns bieten hier überraschend viele und sensible Möglichkeiten.

Ganz erheblich würde sich auswirken, wenn man die alten Geräte nicht schon nach 2 Jahren sondern später austauscht. Im Idealfall hat man gerade das Ende der alten Abschreibungsperiode erreicht und kann infolgedessen ohne dies Altlast wechseln. Alleine dieser Effekt würde zu einem jährlichen Nutzen von über 20.000 Euro anstelle der Mehrkosten in gleicher Höhe führen. Vielleicht erkennen die Anbieter diesen Schwachpunkt und bieten günstigere Konditionen an.

Wie schon angedeutet, wirkt sich eine Umstellung von vielen schlecht ausgelasteten Servern auf weniger Geräte mit höherer Workload sehr positiv aus. Aufgrund von virtualisierten Anwendungen kann man damit unter Umständen eine bedeutende Anzahl der Server entbehren. Im Idealfall ersetzt man eine ganze Serverfarm durch einen einzigen großen Rechner, der als Host Hunderte bis über tausend Server beherbergt. Diesem Vergleich wird in Kürze ein weiterer Beitrag gewidmet. der die einzelnen Kriterien im Detail untersucht.

Jochen K. Michels

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Vita

Dipl.-Ing. Jochen K. Michels ist selbständiger Unternehmensberater und untersucht seit 1985 die Wirtschaftlichkeit von IT-Diensten. Er koordiniert ein gemeinsames System zur IT-Marktpreis-Ermittlung in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Über 40 Arbeitskreise hat er hierzu moderiert und viele Referate in Deutschland und USA gehalten. Neben seiner Beratungsarbeit setzt er sich in über hundert Veröffentlichungen mit dem Thema »Betriebswirtschaft für die IT« auseinander, beispielsweise in seinen Büchern »IT-Finanzmanagement«, »IT-Betriebsabrechnung«, »Pricing für SAP-Dienste«, »IT-Benchmarking«, »IT-Dienste-Abrechnung« sowie in den periodisch erscheinenden Marktpreis-Analysen zur IT-Infrastruktur und zu SAP-Diensten.

Die Analyseberichte sind beim Autor gegen einen Kostenbeitrag erhältlich, der nach Datenmitteilung und Erscheinungsjahr gestaffelt ist.

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