Nachhaltige Infrastruktur

Kühlkonzepte für ein klimaneutrales Datacenter

7. Oktober 2020, 9:07 Uhr | Autor: Andreas Thomasch / Redaktion: Lukas Steiglechner

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Warmwasser für die Kühlung

Grundsätzlich stehen zwei Varianten der Wasserkühlung zur Verfügung: Kaltwasserkühlung und Warmwasserkühlung. Die Kaltwasserkühlung ist im Vergleich zur Luftkühlung zwar zielgerichtet und auch die Verteilung der Luft über einen Doppelboden entfällt, jedoch werden bei der Kaltwasserkühlung in der Regel ebenfalls mechanische Kältemaschinen benötigt. Dadurch fällt der Effizienzzuwachs gering aus.

Anders verhält es sich bei der Warmwasserkühlung. Hier beträgt die Vorlauftemperatur des Kühlwassers zwischen 40 und 50 Grad Celsius, was noch immer deutlich kühler ist als ein Prozessor unter Höchstleistung, der typischerweise eine maximale Gehäusetemperatur zwischen 80 und 90 Grad Celsius aufweisen darf. Dank dieser vergleichsweise hohen Vorlauftemperatur kann in klimatisch gemäßigten Regionen – die Außentemperatur sollte die 40-Grad-Grenze nicht regelmäßig überschreiten – eine indirekte, freie Kühlung zur Bereitstellung des Kühlwassers genutzt werden. Der Einsatz mechanischer Kältemaschinen entfällt. Mit dem Einsatz der freien Kühlung erreichen die Anwender, dass kein wertvoller und kostspieliger Platz im Rechenzentrum selbst benötigt wird. Denn meist können die Nutzer die entsprechenden Wärmetauscher auf dem Dach oder außerhalb platzieren.

Wohin mit der Abwärme?
Rechenzentrumsbetreiber können sich die Abwärme in Form des aufgeheizten Wassers zu Nutze machen. Besonders, wenn sie dies bei der Konzeptionierung der Warmwasserkühlung strategisch einplanen. Das Thema Abwärmenutzung steht zwar aktuell noch am Anfang, doch wollen Entwickler in Zukunft diverse Anwendungszwecke umsetzen: So soll die Abwärme aus Rechenzentren beispielsweise andere Gebäudeteile, Gebäude in unmittelbarer Nähe oder Schwimmbäder heizen. Andere Beispiele aus der Praxis sind der Betrieb von Gewächshäusern oder von Algenfarmen. Ein entsprechendes Projekt existiert bereits in Niedersachsen. Dabei nutzt das besagte Rechenzentrum eine Stromversorgung aus regenerativen Quellen, namentlich Windkraft mit der Unterstützung von Photovoltaik-Energie. Die Abwärme der Server wird weitergeleitet, um eine Algenfarm zu erschaffen, die aktiv CO2 abbaut. So schaffen die Rechenzentrumsbetreiber einen Energiekreislauf, in dem erneuerbare Energie genutzt wird und auch nicht verloren geht, sondern aktiv Treibhausgasemissionen entgegenwirkt, was wiederum eine durchweg positive Klimabilanz schafft.

Die Abwärme der Server lässt sich im Zuge von Verfahren der Energierückgewinnung außerdem zur Erzeugung von Kälte nutzen. So ist das Kühlsystem auch in der Lage, Komponenten energieeffizient zu kühlen, wenn diese nicht in den Kreislauf der Warmwasserkühlung integrierbar sind. Dazu zählen beispielsweise Netzwerk-Switches oder Speichereinheiten. Dabei kommen Adsorptionskältemaschinen zum Einsatz, die mit der Energie des aufgeheizten Wassers angetrieben werden und damit Kaltwasser erzeugen, ohne dass zusätzliche Energie zur Kälteerzeugung zugeführt werden muss.