DE102019219111A1

DE102019219111A1 - Verfahren zum Betreiben eines Rechenzentrums an einem elektrischen Netzwerk und Rechenzentrum zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE102019219111A1
Application number: DE102019219111.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kottke; Niko Mittelmeier
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2039-12-07
Also published as: WO2021110905A1; US20220302702A1; DE102019219111B4; CN114731042A; EP4070426A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Rechenzentrums (1) an einem elektrischen Netzwerk (3), wobei- durch das Rechenzentrum (1) eine Mehrzahl von Berechnungsaufgaben (11) bearbeitet werden, wobei- jeder Berechnungsaufgabe (11) der Mehrzahl von Berechnungsaufgaben (11) ein Priorisierungswert und/oder ein Berechnungsaufwand zugeordnet ist oder zugeordnet wird, wobei- die Berechnungsaufgaben (11) unter Berücksichtigung ihres jeweiligen Priorisierungswerts und/oder Berechnungsaufwands, und unter Berücksichtigung eines Leistungsbereitstellungsparameters (15) des elektrischen Netzwerks (3) bearbeitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Rechenzentrums an einem elektrischen Netzwerk, sowie ein Rechenzentrum, das eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Ein solches Rechenzentrum kann als Verbraucher an einem elektrischen Netzwerk betrieben werden, welches zumindest teilweise von volatilen Leistungserzeugern als Quellen elektrischer Leistung gespeist werden kann. Solche volatilen Leistungserzeuger können insbesondere den sogenannten regenerativen Energien zuzuordnen sein, wobei es sich beispielsweise um Photovoltaik- oder Windkraftanlagen handeln kann. Solchen volatilen Leistungserzeugern ist gemeinsam, dass die erzeugte elektrische Leistung aufgrund nicht steuerbarer, äußerer Einflüsse zeitlich schwankt. Für einen stabilen Betrieb des elektrischen Netzwerks bedarf es daher der Bereitstellung von Regelleistung. Dies führt zu erhöhten Kosten in Zusammenhang mit dem Betrieb eines solchen elektrischen Netzwerks. Außerdem sind Fälle bekannt geworden, in denen bestimmte Verbraucher mit kurzer Vorwarnfrist von einem Betreiber eines solchen Netzwerks von dem Netzwerk getrennt wurden oder bezüglich der Leistung gedrosselt wurden, die sie abnehmen durften. Dies kann zu unvorhersehbaren oder zumindest schwer prognostizierbaren Schwierigkeiten bei dem Betrieb eines solchen Verbrauchers führen, beispielsweise wenn kurzfristig zu bearbeitende Berechnungsaufgaben nicht durch das Rechenzentrum bearbeitet werden können. Ist dem Stromnetz eine Mehrzahl von bezüglich ihrer Ausgangsleistung steuerbaren Leistungserzeugern zugeordnet, ist es möglich, dass der Wirkungsgrad solcher Leistungserzeuger von der abgegebenen Ausgangsleistung abhängt. Gegebenenfalls werden diese Leistungserzeuger insbesondere bei schwankender Leistungsnachfrage durch die mit dem elektrischen Erzeuger verbundenen Verbraucher bei reduziertem Wirkungsgrad betrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Rechenzentrums an einem elektrischen Netzwerk sowie ein Rechenzentrum zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben eines Rechenzentrums an einem elektrischen Netzwerk, das auch als Stromnetz bezeichnet wird, geschaffen wird. Dabei wird durch das Rechenzentrum eine Mehrzahl von Berechnungsaufgaben bearbeitet. Jeder Berechnungsaufgabe der Mehrzahl von Berechnungsaufgaben ist wenigstens eine Kenngröße, ausgewählt aus einem Priorisierungswert und einem Berechnungsaufwand, zugeordnet; oder es wird jeder Berechnungsaufgabe der Mehrzahl von Berechnungsaufgaben wenigstens eine Kenngröße, ausgewählt aus dem Priorisierungswert und dem Berechnungsaufwand, zugeordnet. Die Berechnungsaufgaben werden unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen wenigstens einen Kenngröße und eines Leistungsbereitstellungsparameters des elektrischen Netzwerks bearbeitet. Dadurch ist es möglich, einen Zustand des elektrischen Netzwerks und/oder von dem elektrischen Netzwerk als Quellen zugeordneten Leistungserzeugern - quasi proaktiv - beim Betrieb des Rechenzentrums zu berücksichtigen, insbesondere den Betrieb auf den Zustand des elektrischen Netzwerks oder den Zustand der ihm zugeordneten Leistungserzeuger anzupassen. Vorteilhaft kann damit das Rechenzentrum in die Stabilitätsregelung des elektrischen Netzwerks einbezogen werden, vorzugsweise ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass dringend zu bearbeitende Berechnungsaufgaben nicht bearbeitet werden können. Alternativ oder zusätzlich können die Bearbeitungsaufgaben vorteilhaft so bearbeitet werden, dass die dem elektrischen Netzwerk zugeordnete Leistungserzeuger mit einem hohen, vorzugsweise möglichst hohen, Wirkungsgrad betrieben werden.
Bevorzugt werden beide Kenngrößen, das heißt Priorisierungswert und Berechnungsaufwand, berücksichtigt.
Unter einem elektrischen Netzwerk wird hier insbesondere ein Netzwerk zur Versorgung mit elektrischer Leistung oder Energie verstanden, insbesondere ist das elektrische Netzwerk ein elektrisches Energieversorgungsnetzwerk. Das elektrische Netzwerk kann ein Wechselspannungsnetzwerk oder ein Gleichspannungsnetzwerk sein. Das elektrische Netzwerk kann insbesondere als Inselnetz ausgebildet sein. Dabei ist es insbesondere möglich, dass nur das Rechenzentrum als einziger Verbraucher an dem elektrischen Netzwerk betrieben wird. Dem Rechenzentrum ist dann das elektrische Netzwerk quasi als eigenes Netzwerk zugeordnet. Es ist aber auch möglich, dass das elektrische Netzwerk als Inselnetz ausgebildet ist, wobei neben dem Rechenzentrum noch andere Verbraucher an das elektrische Netzwerk angeschlossen sind. Alternativ ist es aber auch möglich, dass das elektrische Netzwerk als Verbundnetz oder überregionales Netzwerk ausgebildet ist.
Unter einer Berechnungsaufgabe ist insbesondere ein Auftrag zur Berechnung oder Verarbeitung von Daten durch das Rechenzentrum zu verstehen. Eine solche Berechnungsaufgabe wird auch als Task bezeichnet. Eine solche Berechnungsaufgabe kann auch eine Teil-Berechnungsaufgabe einer übergeordneten Gesamt-Berechnungsaufgabe sein.
Unter einem Priorisierungswert wird insbesondere ein der Berechnungsaufgabe zugeordneter Kennzeichner verstanden, der eine Dringlichkeit der Berechnungsaufgabe kennzeichnet. Insbesondere kann der Priorisierungswert ein Fertigstellungstermin sein, zu dem das Ergebnis der Berechnungsaufgabe vorliegen oder die Bearbeitung der Berechnungsaufgabe abgeschlossen sein muss. Insbesondere kann ein solcher Priorisierungswert von einem Kunden oder Auftraggeber des Rechenzentrums vorgegeben werden.
Unter einem Berechnungsaufwand wird insbesondere ein mit der Bearbeitung der Berechnungsaufgabe verbundener zeitlicher und/oder energetischer Aufwand, und/oder ein mit der Bearbeitung der Berechnungsaufgabe verbundener - gegebenenfalls virtueller, das heißt rechnerischer - Kostenaufwand verstanden. Insbesondere kann der Berechnungsaufwand eine Anzahl von zur Bearbeitung der Berechnungsaufgabe notwendiger Rechenschritte sein, oder der Berechnungsaufwand kann von der Anzahl zur Bearbeitung der Berechnungsaufgabe nötiger Rechenschritte abhängen.
Der Priorisierungswert und/oder der Berechnungsaufwand können von einem Auftraggeber oder Kunden des Rechenzentrums vorgegeben sein, oder sie können vor Beginn des hier vorgeschlagenen Verfahrens ermittelt oder bestimmt werden. In diesem Fall ist einer Bearbeitungsaufgabe ein Priorisierungswert und/oder ein Berechnungsaufwand zum Zeitpunkt der Durchführung des Verfahrens zugeordnet. Es ist aber auch möglich, dass für eine Bearbeitungsaufgabe ein Priorisierungswert und/oder Berechnungsaufwand - insbesondere von dem Rechenzentrum - zur Zeit der Durchführung des Verfahrens ermittelt oder vorgegeben wird. In diesem Fall wird der Priorisierungswert und/oder Berechnungsaufwand der Bearbeitungsaufgabe zugeordnet.
Unter einem Leistungsbereitstellungsparameter wird insbesondere ein Parameter verstanden, der einen - momentanen oder zukünftigen - Zustand des elektrischen Netzwerks und/oder eines dem elektrischen Netzwerk zugeordneten Leistungserzeugers charakterisiert.
Dass die Bearbeitungsaufgaben unter Berücksichtigung ihres jeweiligen Priorisierungswerts und/oder Bearbeitungsaufwands, und unter Berücksichtigung des Leistungsbereitstellungsparameters bearbeitet werden, bedeutet insbesondere, dass eine zeitliche Reihenfolge, in der die Bearbeitungsaufgaben bearbeitet werden, sowie vorzugsweise eine Parallelisierung der Bearbeitungsaufgaben, in Abhängigkeit der jeweiligen wenigstens einen Kenngröße, das heißt Priorisierungswert und/oder Berechnungsaufwand, und in Abhängigkeit des Leistungsbereitstellungsparameters festgelegt wird. Insbesondere wird bevorzugt festgelegt, welche Berechnungsaufgabe zu welchem Zeitpunkt durch das Rechenzentrum bearbeitet wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Leistungsbereitstellungsparameter ein Netzstabilitätsparameter ist. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Einbindung des Rechenzentrums in die Stabilitätsregelung des elektrischen Netzwerks. Insbesondere werden bevorzugt zusätzlich zu Berechnungsaufgaben mit höherem Priorisierungswert und/oder niedrigerem Berechnungsaufwand auch Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand berechnet, wenn der Netzstabilitätsparameter anzeigt, dass zur Stabilisierung des elektrischen Netzwerks vermehrt Leistung aus dem Netzwerk bezogen werden muss; das heißt in dem elektrischen Netzwerk wird - gegebenenfalls auch zukünftig, im Sinne einer Prädiktion - mehr Leistung angeboten als abgenommen, so dass zur Stabilisierung die abgenommene Leistung erhöht werden soll. Demgegenüber werden bevorzugt nur solche Berechnungsaufgaben mit höherem Priorisierungswert und/oder niedrigerem Berechnungsaufwand bearbeitet, wenn der Netzstabilitätsparameter anzeigt, dass zur Stabilisierung des elektrischen Netzwerks weniger Leistung abgenommen werden darf; das heißt in dem elektrischen Netzwerk wird - gegebenenfalls auch zukünftig, im Sinne einer Prädiktion - weniger Leistung angeboten als abgenommen, so dass zur Stabilisierung die abgenommene Leistung erniedrigt werden soll. Dies ist insbesondere möglich, da die Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand vorteilhaft dann berechnet werden, wenn vermehrt Leistung als dem elektrischen Netzwerk abgenommen werden kann. Das Rechenzentrum kann somit vorteilhaft als Regelleistungssenke zur Stabilisierung des elektrischen Netzwerks verwendet werden, indem es in Zeiten von Leistungsspitzen im elektrischen Netzwerk eine erhöhte Leistung abnimmt. Es kann aber auch als - jedenfalls virtuelle - Regelleistungsquelle genutzt werden, indem es in Zeiten verringerter Leistung im elektrischen Netzwerk quasi Leistungsanforderungen freigibt, das heißt weniger elektrische Leistung abnimmt oder bezieht.
Unter einem höheren Priorisierungswert wird hier ein Priorisierungswert verstanden, der - im Vergleich zu einem Priorisierungswert einer anderen Berechnungsaufgabe - eine höhere Dringlichkeit einer Berechnungsaufgabe anzeigt. Demgegenüber wird unter einem niedrigeren Priorisierungswert ein Priorisierungswert verstanden, der - im Vergleich zu einem Priorisierungswert einer anderen Berechnungsaufgabe - eine geringere Dringlichkeit einer Berechnungsaufgabe anzeigt. Analog sind die Begriffe „höher“ und „niedriger“ mit Blick auf den Berechnungsaufwand als relative Angaben bezogen auf die Berechnungsaufgaben zu verstehen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Leistungsbereitstellungsparameter - insbesondere alternativ oder zusätzlich zu einem Netzstabilitätsparameter - ein Wirkungsgrad eines Leistungserzeugers für das Stromnetz. Besonders bevorzugt werden als Leistungsbereitstellungsparameter eine Mehrzahl von Wirkungsgraden einer Mehrzahl von Leistungserzeugern für das Stromnetz betrachtet, wobei die Berechnungsaufgaben derart bearbeitet werden, dass die Wirkungsgrade einer möglichst großen Anzahl von Leistungserzeugern über einen möglichst großen Zeitraum möglichst hoch sind. Insbesondere wird bevorzugt ein Gesamt-Wirkungsgrad von mit dem elektrischen Netzwerk verbundenen Leistungserzeugern optimiert, insbesondere maximiert. Ist bekannt, in welchem Leistungsbereich welcher Leistungserzeuger seinen optimalen Wirkungsgrad hat, können die Berechnungsaufgaben entsprechend bearbeitet, insbesondere zeitlich bezüglich ihrer Bearbeitung so geplant werden, dass die Leistungserzeuger in ihrem optimalen Wirkungsgradbereich arbeiten. Insbesondere wird die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben zeitlich bevorzugt so geplant, dass die Leistungserzeuger möglichst immer bei ihrem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden. Dies schließt ein, dass zu bestimmten Zeiten nur eine Untermenge der Leistungserzeuger betrieben wird, während eine komplementäre Untermenge der Leistungserzeuger abgeschaltet sein kann. Bevorzugt werden dabei die Anzahl der betriebenen Leistungserzeuger sowie die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben so aufeinander abgestimmt, dass stets diejenigen Leistungserzeuger, die betrieben werden, bei ihrem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden können. Hierzu können insbesondere Berechnungsaufgaben mit einem niedrigeren Priorisierungswert zeitlich verschoben werden, um Leistungserzeuger auch zu einem späteren Zeitpunkt auslasten zu können.
Alternativ oder zusätzlich ist der Leistungsbereitstellungsparameter bevorzugt ein Betriebspunkt wenigstens eines Leistungserzeugers für das Stromnetz. Bevorzugt werden eine Mehrzahl von Betriebspunkten einer Mehrzahl von Leistungserzeugern betrachtet. Bevorzugt wird ein Gesamt-Betriebspunkt aller mit dem elektrischen Netzwerk verbundenen Leistungserzeuger betrachtet.
Ein Leistungserzeuger kann insbesondere eine Brennkraftmaschine sein, die mit einer als Generator betriebenen elektrischen Maschine antriebswirkverbunden ist, wobei die elektrische Maschine mit dem elektrischen Netzwerk verbunden ist. Eine solche Kombination aus Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine wird auch als Genset bezeichnet. Ein solcher Leistungserzeuger kann aber - insbesondere in einem Gleichspannungsnetzwerk, aber nicht beschränkt hierauf - auch eine elektrochemische Zelle, insbesondere Brennstoffzelle, eine Batterie, eine Photovoltaik-Anlage, oder eine andere geeignete Leistungserzeugungs- oder Leistungsbereitstellungseinrichtung sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Netzstabilitätsparameter ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einer Netzfrequenz in dem elektrischen Netzwerk, einer Stromstärke in dem elektrischen Netzwerk, einer elektrischen Spannung in dem elektrischen Netzwerk, einem Speicherzustand von wenigstens einem mit dem elektrischen Netzwerk verbundenen Energiespeicher, und einer Solllast für das Rechenzentrum. Die hier genannten Parameter ermöglichen in besonders günstiger Weise eine Beurteilung der Stabilität des elektrischen Netzwerks. Insbesondere die Netzfrequenz sowie die elektrische Spannung sind charakteristisch für die momentan in dem elektrischen Netzwerk verfügbare Leistung im Verhältnis zur momentan abgenommenen Leistung. Zeigt der Netzstabilitätsparameter an, dass die bereitgestellte Leistung im Vergleich zu der abgenommenen Leistung sinkt, werden in dem Rechenzentrum bevorzugt Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand aufgeschoben, um das elektrische Netzwerk zu stabilisieren. Zeigt der Netzstabilitätsparameter dagegen an, dass die bereitgestellte Leistung die abgenommene Leistung tendenziell übersteigt, werden in dem Rechenzentrum vermehrt zusätzlich Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand - insbesondere zusätzlich zu Berechnungsaufgaben mit höherem Priorisierungswert und/oder niedrigerem Berechnungsaufwand - bearbeitet, um das elektrische Netzwerk zu stabilisieren. Berechnungsaufgaben mit höherem Priorisierungswert und/oder niedrigerem Berechnungsaufwand werden demgegenüber bevorzugt - soweit möglich - stets durchgeführt oder gegebenenfalls vorgezogen.
Ist das elektrische Netzwerk ein Wechselspannungsnetzwerk, ist insbesondere die Netzfrequenz charakteristisch für die momentan in dem elektrischen Netzwerk verfügbare Leistung im Verhältnis zur momentan abgenommenen Leistung. Ist das elektrische Netzwerk ein Gleichspannungsnetzwerk, wird insbesondere wenigstens einer der anderen genannten Netzstabilitätsparameter herangezogen.
Unter einem Speicherzustand eines Energiespeichers wird insbesondere ein Speicherfüllstand des Energiespeichers verstanden, das heißt ein Maß für die - insbesondere im Verhältnis zu einer maximalen Speicherkapazität des Energiespeichers - in dem Energiespeicher vorhandene Energie. Ein solcher Energiespeicher kann insbesondere ein elektrischer Speicher, bevorzugt ein elektrochemischer Speicher, insbesondere ein Akkumulator oder eine Batterie, sein. Ein solcher Energiespeicher kann aber auch ein Wasserspeicher, insbesondere eines Pumpspeicherkraftwerks, ein thermischer Speicher, oder eine andere geeignete Speichereinrichtung sein. Der Energiespeicher ist - gegebenenfalls mit weiteren Einrichtungen - mit dem elektrischen Netzwerk verbunden und eingerichtet, um elektrische Energie aus dem elektrischen Netzwerk zu speichern oder in das elektrische Netzwerk abzugeben. Die Speicherung der Energie selbst muss nicht zwingend elektrisch oder elektrochemisch erfolgen.
Bevorzugt werden Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand zusätzlich zu Berechnungsaufgaben mit höherem Priorisierungswert und/oder niedrigerem Berechnungsaufwand durchgeführt, wenn der Speicherfüllstand einen vorbestimmten ersten, höheren Grenzwert, beispielsweise 75 % der Speicherkapazität, überschritten hat. Demgegenüber werden bevorzugt Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand aufgeschoben, das heißt lediglich Berechnungsaufgaben mit höherem Priorisierungswert und/oder niedrigerem Berechnungsaufwand bearbeitet, wenn der Speicherfüllstand einen zweiten, niedrigeren Grenzwert, beispielsweise 30 % der Speicherkapazität, unterschreitet. Dies ermöglicht durch intelligentes Steuern der Rechenleistung des Rechenzentrums vorteilhaft eine Reduktion der Speicherkapazität des verwendeten Energiespeichers, da eine geringere Energiemenge vorgehalten, das heißt gespeichert werden muss.
Unter einer Solllast für das Rechenzentrum wird insbesondere ein vom Betreiber des elektrischen Netzwerks vorgegebener Sollwert für eine Leistungsabnahme aus dem elektrischen Netzwerk für das Rechenzentrum verstanden. Somit kann der Betreiber des elektrischen Netzwerks das Rechenzentrum aktiv für eine Regelung der Netzstabilität nutzen. Dabei können - völlig analog zu den obigen Ausführungen - vermehrt Berechnungsaufgaben auch mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand berechnet werden, wenn eine höhere Solllast vorgegeben wird, wobei Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand aufgeschoben, beziehungsweise lediglich Berechnungsaufgaben mit höherem Priorisierungswert und/oder niedrigerem Berechnungsaufwand berechnet werden, wenn eine geringere Solllast vorgegeben wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Leistungsprognose für das elektrische Netzwerk erstellt wird, wobei die Berechnungsaufgaben zusätzlich unter Berücksichtigung der Leistungsprognose bearbeitet werden. Dies erlaubt vorteilhaft ein vorausschauendes Steuern des Rechenzentrums, insbesondere mit Blick auf die Stabilität des elektrischen Netzwerks. Eine solche Leistungsprognose kann insbesondere anhand von Wetterdaten, insbesondere einer Wettervorhersage, erstellt werden, wenn dem elektrischen Netzwerk volatile Quellen als Leistungserzeuger zugeordnet sind, die wetterabhängig Leistung bereitstellen, insbesondere Leistungserzeuger, die den sogenannten regenerativen Energien zuzuordnen sind, beispielsweise Photovoltaik- oder Windkraftanlagen. Eine solche Leistungsprognose kann aber auch - zusätzlich oder alternativ - mit Blick auf einen Speicherzustand eines Energiespeichers des elektrischen Netzwerks erstellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Leistungsprognose mit Blick auf Feiertage, Wochenenden, Schulferien, allgemein Kalenderereignisse, Tageszeiten, Verhalten von Verbrauchern am elektrischen Netzwerk, beispielsweise bei der Nutzung von Kommunikationsmitteln oder Medien, öffentlichen Ereignissen wie Wahlen, Veröffentlichungen von Nachrichten oder Börsendaten, und/oder vielem mehr, erstellt werden.
Insbesondere wird die zeitliche Reihenfolge der Bearbeitung der Berechtigungsaufgaben, vorzugsweise einschließlich einer Parallelisierung der Bearbeitung von Berechnungsaufgaben, in Abhängigkeit von der Leistungsprognose festgelegt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Zeitplan für die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben anhand der Leistungsprognose aufgestellt wird. Somit wird vorteilhaft die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben anhand der Leistungsprognose für die Zukunft geplant. Besonders bevorzugt wird der Zeitplan für die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben anhand der Leistungsprognose optimiert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ausstehende Bearbeitungsaufgaben, vorzugsweise einschließlich der wenigstens einen zugeordneten Kenngröße, das heißt des zugeordneten Priorisierungswerts und/oder des zugeordneten Berechnungsaufwands, durch das Rechenzentrum an das elektrische Netzwerk, insbesondere einen Betreiber desselben, übermittelt werden. Es erfolgt dann vorteilhaft eine Rückmeldung des Rechenzentrums an das elektrische Netzwerk, was der Planung des stabilen Betriebs des elektrischen Netzwerks zugutekommt. Vorzugsweise wird der Betrieb langsam regelbarer Leistungserzeuger, die mit dem elektrischen Netzwerk verbunden sind, in Abhängigkeit von den übermittelten ausstehenden Berechnungsaufgaben angepasst. Insbesondere können langsam zu regelnde Leistungserzeuger rechtzeitig heruntergeregelt werden, wenn absehbar ist, dass das Rechenzentrum zukünftig weniger Leistung abnimmt. Andererseits können langsam zu regelnde Leistungserzeuger rechtzeitig hochgefahren werden, wenn absehbar ist, dass das Rechenzentrum einen höheren Leistungsbedarf haben wird.
Das Rechenzentrum weist bevorzugt eine Mehrzahl von in einem Datennetzwerk miteinander verbundenen Recheneinrichtungen, insbesondere eine Mehrzahl von Rechnern oder Servern, auf. Eine Kommunikation zwischen den einzelnen Recheneinrichtungen kann dabei über das Datennetzwerk, beispielsweise durch Wake Up On LAN, oder alternativ durch eine separate Steuerleitung erfolgen. Vorteilhaft weist das Rechenzentrum eine übergeordnete Steuerung auf, beispielsweise eine Master-Recheneinrichtung oder einen Master-Server, der einzelne Recheneinrichtungen oder Gruppen von Recheneinrichtungen zu- oder abschalten, und/oder die Berechnungsaufgaben an die verschiedenen Recheneinrichtungen verteilen kann. Eine Abschaltung von Gruppen von Recheneinrichtungen erfolgt bevorzugt durch Schalten eines Switchs oder Routers. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass einzelne Recheneinrichtungen oder Gruppen von Recheneinrichtungen durch Schalten schaltbarer Stromsteckdosen ab- und zugeschaltet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in bevorzugter Ausgestaltung ein Takt von wenigstens einer Recheneinrichtung des Rechenzentrums, vorzugsweise ein Takt einer Mehrzahl von Recheneinrichtungen, vorzugsweise ein Takt aller Recheneinrichtungen, in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter beeinflusst wird. Dies stellt eine ebenso einfache wie elegante und effiziente Möglichkeit dar, die Bearbeitung von Berechnungsaufgaben zu steuern sowie den Energieverbrauch der Recheneinrichtungen zu beeinflussen. Unter einem Takt einer Recheneinrichtung ist dabei insbesondere ein Rechentakt, insbesondere ein Prozessortakt, zu verstehen. Bevorzugt wird ein Taktsignal für den Betrieb eines flüchtigen Datenspeichers, insbesondere eines dynamischen RAM, das heißt insbesondere eines Speicherbausteins mit wahlfreiem Zugriff, nicht in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter beeinflusst, um Datenverluste zu vermeiden. Insoweit zeigt sich, dass insbesondere eine Beeinflussung des Rechentakts oder Prozessortakts zu einer signifikanten Variation des Energieverbrauchs führt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Takt in Abhängigkeit des Leistungsbereitstellungsparameters höher oder niedriger gewählt wird. So können insbesondere mehr Rechenschritte pro Zeiteinheit durchgeführt werden, wenn der Leistungsbereitstellungsparameter anzeigt, dass mehr Leistung abgenommen werden kann, während weniger Rechenschritte pro Zeiteinheit durchgeführt werden können, wenn der Leistungsbereitstellungsparameter anzeigt, dass eine geringere Leistung abgenommen werden sollte. Alternativ ist es möglich, dass der Takt in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter zugeschaltet oder abgeschaltet wird. Somit kann der Energieverbrauch insbesondere binär beeinflusst werden, indem zumindest durch wenigstens eine Recheneinrichtung oder auch eine Mehrzahl von Recheneinrichtungen, bis hin zu allen Recheneinrichtungen des Rechenzentrums, entweder Berechnungen durchgeführt oder keine Berechnungen durchgeführt werden.
Ein Zu- oder Abschalten des Takts erfolgt bevorzugt durch eine logische Verundung, das heißt insbesondere logische Konjunktion, eines von einer Takterzeugung erzeugten Taktsignals mit einem Steuersignal, insbesondere eines binären Steuersignals, welches durch die Steuerung des Rechenzentrums in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter erzeugt wird. Dabei gehen einerseits das Taktsignal und andererseits das Steuersignal als Eingangswerte in ein Verundungsglied, auch als UND-Gatter bezeichnet, ein, wobei der Ausgangswert des UND-Gatters dem Prozessor einer Recheneinrichtung als effektives Taktsignal zugeführt wird. Somit wird dann, wenn das Steuersignal logisch hoch, insbesondere 1, ist, das Taktsignal der Takterzeugung an den Prozessor durch das UND-Gatter weitergeleitet. Ist das Steuersignal dagegen logisch niedrig, insbesondere 0, sperrt das UND-Gatter die Weiterleitung des von der Takterzeugung kommenden Taktsignals, sodass dem Prozessor kein Taktsignal mehr zugeführt wird. Somit führt die den Prozessor aufweisende Recheneinrichtung keine Berechnungen mehr durch.
Wie bereits ausgeführt, wird - um Datenverluste zu vermeiden - einem flüchtigen Datenspeicher das bevorzugt ebenfalls von der Takterzeugung generierte Taktsignal dauerhaft zugeführt, insbesondere nicht über ein entsprechendes UND-Gatter geführt.
Die Beeinflussung des Taktsignals in Abhängigkeit des Leistungsbereitstellungsparameters hat den Vorteil, dass die Leistungsabnahme durch das Rechenzentrum sehr schnell verringert oder erhöht werden kann, insbesondere im niedrigen ms-Bereich, insbesondere abhängig von einer Regelgeschwindigkeit von Netzteilen der Recheneinrichtungen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Taktbeeinflussung auch durch einen Softwarebefehl und/oder eine Softwaremessage erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Kühlung des Rechenzentrums in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter angesteuert wird. Somit wird vorteilhaft auch die Kühlung des Rechenzentrums, die typischerweise einen hohen Bedarf an elektrischer Leistung hat, in die Regelung der Netzstabilität und/oder die Beeinflussung des Wirkungsgrads von wenigstens einem Leistungserzeuger für das elektrische Netzwerk einbezogen. Vorteilhaft wird dabei die Kühlleistung erhöht, wenn der Leistungsbereitstellungsparameter anzeigt, dass mehr Leistung abgenommen werden kann, während die Kühlleistung verringert wird, wenn der Leistungsbereitstellungsparameter anzeigt, dass eine geringere Leistung abgenommen werden sollte.
Besonders bevorzugt wird für die Kühlung des Rechenzentrums ein vorbestimmter Soll-Temperaturbereich definiert, der gekennzeichnet ist durch eine untere Temperaturgrenze und eine obere Temperaturgrenze. In Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter wird die Kühlung nun bevorzugt so betrieben, dass das Rechenzentrum - bei höherer möglicher Leistungsabnahme - an der unteren Temperaturgrenze des vorbestimmten Soll-Temperaturbereichs betrieben wird, wobei es bei geringerer zur Verfügung stehender Leistung bei der oberen Temperaturgrenze des vorbestimmten Soll-Temperaturbereichs betrieben wird. Somit kann die Kühlleistung in Zeiten eines Leistungsüberschusses erhöht und in Zeiten eines Leistungsmangels reduziert werden. Insbesondere eine Reduktion der Kühlleistung ist vorteilhaft dadurch möglich, dass das Rechenzentrum zuvor, bei Leistungsüberschuss, an der unteren Temperaturgrenze des vorbestimmten Soll-Temperaturbereichs betrieben wird, sodass es sich bei Reduktion der Kühlleistung nur nach und nach der oberen Temperaturgrenze annähert.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Steuerung, das heißt eine Steuereinrichtung, geschaffen wird, die eingerichtet ist zum Steuern eines an einem elektrischen Netzwerk betriebenen Rechenzentrums. Die Steuerung ist eingerichtet, um eine Bearbeitung einer Mehrzahl von Berechnungsaufgaben durch das Rechenzentrum in Abhängigkeit von wenigstens einer jeder Berechnungsaufgabe jeweils zugeordneten Kenngröße, ausgewählt aus einem Priorisierungswert und einem Berechnungsaufwand, und in Abhängigkeit von einem Leistungsbereitstellungsparameter des elektrischen Netzwerks zu steuern. Die Steuerung ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. In Zusammenhang mit der Steuerung verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
Die Steuerung weist bevorzugt ein Empfangsmittel zum Empfangen der jeweiligen wenigstens einen Kenngröße, das heißt des Priosierungswerts und/oder des jeweiligen Berechnungsaufwands, auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Steuerung bevorzugt ein Zuordnungsmittel auf, das eingerichtet ist, um den Berechnungsaufgaben jeweils wenigstens eine Kenngröße, ausgewählt aus dem Priorisierungswert und dem Berechnungsaufwand, zuzuordnen.
Das Empfangsmittel ist alternativ oder zusätzlich bevorzugt eingerichtet, um den Leistungsbereitstellungsparameter zu empfangen.
Die Steuerung ist bevorzugt eingerichtet, um die Bearbeitung der Mehrzahl von Berechnungsaufgaben auf einer Mehrzahl von Recheneinrichtungen des Rechenzentrums zu steuern, insbesondere um eine zeitliche Reihenfolge, und/oder Parallelisierung der Berechnungsaufgaben auf den Recheneinrichtungen vorzugeben. Insbesondere ist die Steuerung bevorzugt eingerichtet, um vorzugeben, welche Berechnungsaufgabe zu welchem Zeitpunkt berechnet wird, insbesondere auf welcher Recheneinrichtung.
Insbesondere ist die Steuerung bevorzugt eingerichtet, um die Berechnungsaufgaben auf die einzelnen Recheneinrichtungen zu verteilen.
Die Steuerung ist bevorzugt über ein Datennetzwerk mit den Recheneinrichtungen wirkverbunden.
Die Steuerung ist vorzugsweise weiterhin eingerichtet, um die Recheneinrichtungen anzusteuern, insbesondere einzeln oder in Gruppen zu- oder abzuschalten, insbesondere um eine Berechnung in den Recheneinrichtungen- einzeln oder gruppenweise - zu stoppen oder zu starten. Dabei ist es möglich, dass die Steuerung die Recheneinrichtungen über das Datennetzwerk ansteuert. Es ist aber auch möglich, dass die Steuerung über eine separate Steuerleitung mit den Recheneinrichtungen verbunden ist, insbesondere um einen Takt der Recheneinrichtungen - einzeln oder gruppenweise - zu beeinflussen. Besonders bevorzugt ist die Steuerung eingerichtet, um ein - vorzugsweise binäres - Steuersignal über die Steuerleitung an die Recheneinrichtungen zu übermitteln.
Die Steuerung ist bevorzugt eingerichtet zur Erzeugung eines - bevorzugt binären - Steuersignals zur Ansteuerung der wenigstens Recheneinrichtungen, vorzugsweise für jede Recheneinrichtung ein Steuersignal.
Vorzugsweise weist die Steuerung eine Takterzeugung auf, das heißt eine Takterzeugungseinrichtung, die eingerichtet ist zur Erzeugung eines Taktsignals.
Die Steuerung weist außerdem bevorzugt ein Verundungsglied (UND-Gatter) auf, das eingerichtet ist, um das binäre Steuersignal und das Taktsignal zu empfangen und insbesondere im Sinne einer logischen Konjunktion miteinander zu verknüpfen (Verunden), wobei das Verundungsglied eingerichtet ist, um ein effektives Taktsignal - insbesondere als Ergebnis der logischen Konjunktion - an wenigstens einen Prozessor einer Recheneinrichtung auszugeben. Ist nun das binäre Steuersignal logisch hoch, wird das Taktsignal als effektives Taktsignal durch das Verundungsglied an den Prozessor weitergeleitet, sodass der Prozessor getaktet wird und somit arbeitet. Ist dagegen das binäre Steuersignal logisch niedrig, wird das Taktsignal durch das Verundungsglied nicht weitergegeben, sodass das effektive Taktsignal verschwindet. Der Prozessor führt dann keine Berechnungen durch, da er kein Taktsignal erhält. Vorzugsweise weist die Steuerung für jede Recheneinrichtung ein solches Verundungslied auf.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Rechenzentrum geschaffen wird, das eine erfindungsgemäße Steuerung oder eine Steuerung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist, und/oder das eingerichtet ist zum Betrieb an einem elektrischen Netzwerk gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren oder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. In Zusammenhang mit dem Rechenzentrum verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
Das Rechenzentrum weist vorzugsweise wenigstens eine Recheneinrichtung, vorzugsweise eine Mehrzahl insbesondere in einem Datennetzwerk miteinander und bevorzugt mit der Steuerung verbundener Recheneinrichtungen auf.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Rechenzentrums;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Anordnung des Rechenzentrums an einem elektrischen Netzwerk sowie zugleich einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Rechenzentrums an dem elektrischen Netzwerk;
3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Anordnung des Rechenzentrums an einem elektrischen Netzwerk sowie zugleich einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des Rechenzentrums an dem elektrischen Netzwerk, und
4 eine schematische Detaildarstellung des Rechenzentrums sowie des Verfahrens insbesondere gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Rechenzentrums 1, das an einem in 2 dargestellten elektrischen Netzwerk 3 - insbesondere als Verbraucher - betrieben wird. Das Rechenzentrum 1 weist eine Mehrzahl von Recheneinrichtungen 5 auf, die insbesondere als Server ausgebildet sein können. Außerdem weist das Rechenzentrum 1 eine Steuerung 7, das heißt eine Steuereinrichtung, auf, die zusätzlich zu den Recheneinrichtungen 5 vorgesehen oder in eine der Recheneinrichtungen 5, insbesondere eine Master-Recheneinrichtung, integriert sein kann. Die Steuerung 7 ist bevorzugt mit den Recheneinrichtungen 5 über ein Datennetzwerk 9 verbunden. Auch die Recheneinrichtungen 5 sind untereinander vorzugsweise über das Datennetzwerk 9 verbunden. Die Steuerung 7 ist eingerichtet, um eine Bearbeitung einer Mehrzahl von Berechnungsaufgaben 11 auf den Recheneinrichtungen 5 zu steuern, insbesondere um eine zeitliche Reihenfolge, und/oder Parallelisierung der Berechnungsaufgaben 11 auf den Recheneinrichtungen 5 vorzugeben. Insbesondere ist die Steuerung 7 eingerichtet, um vorzugeben, welche Berechnungsaufgabe 11 zu welchem Zeitpunkt berechnet wird, insbesondere auf welcher Recheneinrichtung 5.
Insbesondere ist die Steuerung 7 bevorzugt eingerichtet, um die Berechnungsaufgaben 11 auf die einzelnen Recheneinrichtungen 5 zu verteilen.
Die Steuerung 7 ist vorzugsweise weiterhin eingerichtet, um die Recheneinrichtungen 5 anzusteuern, insbesondere einzeln oder in Gruppen zu- oder abzuschalten, insbesondere um eine Berechnung in den Recheneinrichtungen 5 - einzeln oder gruppenweise - zu stoppen oder zu starten. Dabei ist es möglich, dass die Steuerung 7 die Recheneinrichtungen 5 über das Datennetzwerk 9 ansteuert. Es ist aber auch möglich, dass die Steuerung 7 über eine separate Steuerleitung 13 mit den Recheneinrichtungen 5 verbunden ist, insbesondere um einen Takt der Recheneinrichtungen 5 - einzeln oder gruppenweise - zu beeinflussen. Besonders bevorzugt ist die Steuerung 7 eingerichtet, um ein - vorzugsweise binäres - Steuersignal über die Steuerleitung 13 an die Recheneinrichtungen 5 zu übermitteln.
Das Rechenzentrum 1, insbesondere die Steuerung 7, ist eingerichtet zur Durchführung eines im Folgenden näher beschriebenen Verfahrens.
Jeder Berechnungsaufgabe 11 ist - insbesondere von einem Auftraggeber des Rechenzentrums 1

- ein Priorisierungswert und/oder ein Berechnungsaufwand, das heißt wenigstens eine Kenngröße, zugeordnet, oder es wird jeder Berechnungsaufgabe 11 - vorzugsweise durch die Steuerung 7 - ein Priorisierungswert und/oder ein Berechnungsaufwand als die wenigstens einen Kenngröße zugeordnet.

Die Steuerung 7 ist eingerichtet, um die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben 11 unter Berücksichtigung des jeweiligen Priorisierungswerts und/oder Berechnungsaufwands, und unter Berücksichtigung eines Leistungsbereitstellungsparameters 15 des elektrischen Netzwerks 3 vorzugeben. Insbesondere ist die Steuerung 7 eingerichtet, um die zeitliche Reihenfolge der Bearbeitung der Berechnungsaufgaben 11, sowie vorzugsweise deren Parallelisierung, in Abhängigkeit von dem jeweiligen Priorisierungswert und/oder Berechnungsaufwand, und in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter 15 zu bestimmen.
Der Leistungsbereitstellungsparameter 15 ist bevorzugt ein Netzstabilitätsparameter oder ein Wirkungsgrad eines Leistungserzeugers für das elektrische Netzwerk 3.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Anordnung des Rechenzentrums 1 an einem elektrischen Netzwerk 3 sowie eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Rechenzentrums 1 an dem elektrischen Netzwerk 3.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Dem elektrischen Netzwerk 3 sind eine Mehrzahl von Leistungserzeugern 17 zugeordnet, die hier insbesondere zumindest teilweise verschiedenartig ausgebildet sein können, wobei dem elektrischen Netzwerk 3 auch volatile Leistungserzeuger, insbesondere aus dem Bereich der regenerativen Energien, zugeordnet sind. Beispielsweise kann zumindest einer der Leistungserzeuger 17 als Windkraftanlage ausgebildet sein. Zumindest ein anderer Leistungserzeuger 17 kann als Solar- oder Photovoltaikanlage ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass zumindest einer der Leistungserzeuger 17 als Kombination einer Brennkraftmaschine mit einer mit der Brennkraftmaschine antriebswirkverbundenen und als Generator betriebenen elektrischen Maschine, insbesondere als sogenanntes Genset, ausgebildet ist.
Weiterhin ist dem elektrischen Netzwerk 3 bevorzugt ein Energiespeicher 19 zugeordnet, der eingerichtet ist, um Energie aus dem elektrischen Netzwerk 3 zu speichern, unabhängig von der konkreten physikalischen Form der Energiespeicherung, sowie Energie an das elektrische Netzwerk 3 abzugeben. Der Energiespeicher 19 ist in einer bevorzugten Ausgestaltung als elektrochemischer Speicher, insbesondere als Akkumulator oder Batterie, ausgebildet.
Das Rechenzentrum 1 ist über eine elektrische Wirkverbindung 21 mit dem elektrischen Netzwerk 3 verbunden. Die elektrische Wirkverbindung 21 ist bevorzugt als Kabel oder Leitung, oder als Mehrzahl von Kabeln oder Leitungen ausgebildet.
Bei dem hier dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sowie der ersten Ausführungsform des Verfahrens ist der Leistungsbereitstellungsparameter 15 insbesondere ein Netzstabilitätsparameter. Vorteilhaft kann somit das Rechenzentrum 1 zur Stabilisierung des elektrischen Netzwerks 3 herangezogen werden.
Allgemein ist der Netzstabilitätsparameter bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Frequenz, einer Stromstärke, einer elektrischen Spannung, jeweils bevorzugt gemessen in oder an der elektrischen Wirkverbindung 21, einem Speicherzustand, insbesondere Speicherfüllstand, des Energiespeichers 19, und einer Solllast für das Rechenzentrum 1.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beziehungsweise der dargestellten Ausführungsform des Verfahrens ist der Netzstabilitätsparameter bevorzugt eine Frequenz 23, die an der elektrischen Wirkverbindung 21 gemessen oder abgenommen wird.
Die Steuerung 7 ist nun insbesondere eingerichtet, um in Abhängigkeit einer Abweichung der Frequenz 23 von einer Soll-Frequenz für das elektrische Netzwerk 3 die Bearbeitung von Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand aufzuschieben und damit die Rechenleistung des Rechenzentrums 1 sowie die Leistungsabnahme aus dem elektrischen Netzwerk 3 zu reduzieren, oder aber zusätzlich zu Berechnungsaufgaben mit höherem Priorisierungswert und/oder niedrigerem Berechnungsaufwand auch Berechnungsaufgaben mit niedrigerem Priorisierungswert und/oder höherem Berechnungsaufwand zu berechnen, um die Rechenleistung des Rechenzentrums 1 und somit zugleich dessen Leistungsabnahme aus dem elektrischen Netzwerk 3 zu erhöhen. Insbesondere wenn die Frequenz 23 unter die Soll-Frequenz absinkt, reduziert die Steuerung 7 die Rechenleistung des Rechenzentrums 1 und damit zugleich die Leistungsabnahme aus dem elektrischen Netzwerk 3. Steigt die Frequenz 23 dagegen über die Soll-Frequenz, erhöht die Steuerung 7 die Rechenleistung des Rechenzentrums 1 und damit dessen Leistungsabnahme aus dem elektrischen Netzwerk 3. Das Rechenzentrum 1 wird somit im Rahmen des Verfahrens als zumindest virtuelle Regelleistungsquelle sowie als Regelleistungssenke eingesetzt, um das elektrische Netzwerk 3 zu stabilisieren.
Bevorzugt berücksichtigt die Steuerung 7 bei der Bestimmung der Bearbeitung der Berechnungsaufgaben 11 zusätzlich eine Leistungsprognose 25, die für das elektrische Netzwerk 3 erstellt wird. Diese Leistungsprognose 25 kann insbesondere anhand von Wetterdaten und/oder dem Speicherfüllstand des Energiespeichers 19 erstellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Leistungsprognose mit Blick auf Feiertage, Wochenenden, Schulferien, allgemein Kalenderereignisse, Tageszeiten, Verhalten von Verbrauchern am elektrischen Netzwerk, beispielsweise bei der Nutzung von Kommunikationsmitteln oder Medien, öffentlichen Ereignissen wie Wahlen, Veröffentlichungen von Nachrichten oder Börsendaten, und/oder vielem mehr, erstellt werden.
Besonders bevorzugt stellt die Steuerung 7 einen Zeitplan für die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben 11 anhand der Leistungsprognose 25 auf, besonders bevorzugt optimiert sie den Zeitplan auf der Grundlage der Leistungsprognose 25. Somit kann vorteilhaft die zukünftige Bearbeitung von Berechnungsaufgaben 11 auf die voraussichtliche Leistung des elektrischen Netzwerks 3 abgestimmt werden.
Bevorzugt übermittelt die Steuerung 7 eine Rückmeldung 27 bezüglich ausstehender Berechnungsaufgaben, vorzugsweise einschließlich deren jeweiliger wenigstens einer Kenngröße, das heißt Priorisierungswert und/oder Berechnungsaufwand, an das elektrische Netzwerk 3 oder an einen Betreiber des elektrischen Netzwerks. Diese Rückmeldung 27 wird dann bevorzugt verwendet, um langsam einzuregelnde Leistungserzeuger 17 des elektrischen Netzwerks 3 entsprechend der zukünftig zu erwartenden Leistungsabnahme durch das Rechenzentrum 1 anzupassen.
Dem Rechenzentrum 1 ist außerdem bevorzugt noch eine Kühlung 29 zugeordnet, die bevorzugt durch die Steuerung 7 ebenfalls in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter 15 angesteuert wird. Somit kann vorteilhaft auch die Kühlung 29 in die Stabilisierung des elektrischen Netzwerks 3 einbezogen werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Anordnung des Rechenzentrums 1 an einem elektrischen Netzwerk 3 sowie einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des Rechenzentrums 1 an dem elektrischen Netzwerk 3. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel beziehungsweise der zweiten Ausführungsform des Verfahrens ist der Leistungsbereitstellungsparameter 15 ein Wirkungsgrad der Leistungserzeuger 17, insbesondere ein Gesamt-Wirkungsgrad der Leistungserzeuger 17, insbesondere ein Gesamt-Wirkungsgrad aller Leistungserzeuger 17. In diesem Fall weist das elektrische Netzwerk 3 bevorzugt eine Mehrzahl von Leistungserzeugern 17 auf, deren Wirkungsgrad von der erzeugten beziehungsweise abgenommenen Leistung abhängt. Vorzugsweise sind alle Leistungserzeuger 17 des elektrischen Netzwerks 3 solche Leistungserzeuger, deren Wirkungsgrad von der erzeugten beziehungsweise abgenommen Leistung abhängt. Ein solcher Leistungserzeuger 17 ist beispielsweise ein Genset, aber auch eine elektrochemische Zelle, insbesondere Brennstoffzelle, oder Batterie.
Die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben 11 wird durch die Steuerung 7 nun so vorgegeben, dass die Leistungserzeuger 17 oder zumindest die momentan aktivierten Leistungserzeuger 17, bei ihrem optimalen Wirkungsgrad oder zumindest nahe an ihrem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden. Insbesondere wird bevorzugt der Gesamt-Wirkungsgrad der Leistungserzeuger 17 durch entsprechende Planung der Bearbeitung der Berechnungsaufgaben 11 durch die Steuerung 7 optimiert.
Vorzugsweise erfolgt auch hier eine Rückmeldung 27 an das elektrische Netzwerk 3. Insbesondere ist es möglich, dass die Steuerung 7 einzelne Leistungserzeuger 17 zu- oder abschalten kann.
Insbesondere bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das elektrische Netzwerk 3 bevorzugt als Inselnetz ausgebildet und dem Rechenzentrum 1 als alleinigem Verbraucher zugeordnet. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 kann das elektrische Netzwerk 3 als Inselnetz ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass das elektrische Netzwerk 3 als überregionales elektrisches Netzwerk, insbesondere als Verbundnetz, ausgebildet ist. Insbesondere die Ausgestaltung gemäß 3 ist geeignet für ein als Gleichspannungsnetz ausgebildetes elektrisches Netzwerk 3.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Details des Rechenzentrums 1 sowie des Verfahrens zum Betreiben des Rechenzentrums 1 an dem elektrischen Netzwerk 3, wobei dieses Detail entsprechend in dem Rechenzentrum 1 gemäß 1 sowie auch insbesondere sowohl in der ersten Ausführungsform gemäß 2 als auch in der zweiten Ausführungsform gemäß 3 implementiert sein kann.
Konkret ist in 4 eine besonders bevorzugte Ausgestaltung dargestellt, wie mithilfe der Steuerleitung 13, insbesondere mittels eines über die Steuerleitung 13 übermittelten, binären Steuersignals 31, die Berechnung von Berechnungsaufgaben 11 in einer der Recheneinrichtungen 5 gestartet oder gestoppt werden kann.
Hierzu wird das binäre Steuersignal 31 in einem Verundungsglied 33 (UND-Gatter) mit einem von einer Takterzeugung 35 erzeugten Taktsignal 37 verundet, wobei das Verundungsglied 33 ein effektives Taktsignal 39 an einen Prozessor 41 der Recheneinrichtung 5 ausgibt. Ist nun das binäre Steuersignal 31 logisch hoch, wird das Taktsignal 37 als effektives Taktsignal 39 durch das Verundungsglied 33 an den Prozessor 41 weitergeleitet, sodass der Prozessor 41 getaktet wird und somit arbeitet. Ist dagegen das binäre Steuersignal 31 logisch niedrig, wird das Taktsignal 37 durch das Verundungsglied 33 nicht weitergegeben, sodass das effektive Taktsignal 39 verschwindet. Der Prozessor 41 führt dann keine Berechnungen durch, da er kein Taktsignal erhält.
Auf diese Weise kann der Energieverbrauch der Recheneinrichtung 5 sehr effizient und zugleich schnell verringert oder erhöht sowie die Bearbeitung von Berechnungsaufgaben in der Recheneinrichtung 5 gestartet oder angehalten werden.
Die Takterzeugung 35 erzeugt das Taktsignal 37 vorzugsweise auch für einen flüchtigen Datenspeicher 43, insbesondere ein dynamisches RAM. Das Taktsignal 37 wird dabei für den flüchtigen Datenspeicher 43 nicht gestoppt oder unterbunden, um Datenverluste zu vermeiden, insbesondere indem ein Refreshermechanismus weiterbetrieben wird.
Allgemein ist die Steuerung 7 bevorzugt eingerichtet, um den Takt von wenigstens einer Recheneinrichtung 5 in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter 15 zu beeinflussen, insbesondere den Takt in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter 15 höher oder niedriger zu wählen oder - wie hier konkret dargestellt - zu- oder abzuschalten.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Rechenzentrums (1) an einem elektrischen Netzwerk (3), wobei - durch das Rechenzentrum (1) eine Mehrzahl von Berechnungsaufgaben (11) bearbeitet werden, wobei - jeder Berechnungsaufgabe (11) der Mehrzahl von Berechnungsaufgaben (11) ein Priorisierungswert und/oder ein Berechnungsaufwand zugeordnet ist oder zugeordnet wird, wobei - die Berechnungsaufgaben (11) unter Berücksichtigung ihres jeweiligen Priorisierungswerts und/oder Berechnungsaufwands, und unter Berücksichtigung eines Leistungsbereitstellungsparameters (15) des elektrischen Netzwerks (3) bearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsbereitstellungsparameter (15) ein Netzstabilitätsparameter ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsbereitstellungsparameter (15) ein Wirkungsgrad und/oder ein Betriebspunkt zumindest eines Leistungserzeugers (17) für das elektrische Netzwerk (3) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzstabilitätsparameter ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einer Frequenz, einer Stromstärke, einer elektrischen Spannung, einem Speicherzustand eines Energiespeichers (19), und einer Solllast für das Rechenzentrum (1).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungsprognose (25) für das elektrische Netzwerk (3) erstellt wird, wobei die Berechnungsaufgaben (11) zusätzlich unter Berücksichtigung der Leistungsprognose (25) bearbeitet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitplan für die Bearbeitung der Berechnungsaufgaben (11) anhand der Leistungsprognose (25) aufgestellt, vorzugsweise optimiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausstehende Berechnungsaufgaben (11), vorzugsweise mit dem jeweils zugeordneten Priorisierungswert und/oder Berechnungsaufwand, durch das Rechenzentrum (1) an das elektrische Netzwerk (3) übermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Takt von wenigstens einer Recheneinrichtung (5) des Rechenzentrums (1) in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter (15) beeinflusst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Takt in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter (15) höher oder niedriger gewählt, oder zu- oder abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlung (29) des Rechenzentrums (1) in Abhängigkeit von dem Leistungsbereitstellungsparameter (15) angesteuert wird.
Steuerung (7), eingerichtet zum Steuern eines an einem elektrischen Netzwerk (3) betriebenen Rechenzentrums (1), wobei die Steuerung eingerichtet ist, um eine Bearbeitung eine Mehrzahl von Berechnungsaufgaben (11) durch das Rechenzentrum (7) in Abhängigkeit von einem jeder Berechnungsaufgabe (11) jeweils zugeordneten Priorisierungswert und/oder von einem jeder Berechnungsaufgabe (11) jeweils zugeordneten Berechnungsaufwand, und in Abhängigkeit von einem Leistungsbereitstellungsparameter (15) des elektrischen Netzwerks (3) zu steuern.
Rechenzentrum (1), mit einer Steuerung nach Anspruch 11.