Energie- und Wasserverbrauch senken
Energieeffiziente und umweltfreundliche Lösungen für die Kühlung von Rechenzentren
Einer Schätzung zufolge werden 38 % der in Rechenzentren mit herkömmlichen luftbasierten Kühltechnologien benötigten Energie allein für die Kühlung der elektronischen Komponenten verbraucht. Dies wird wahrscheinlich noch zunehmen, wenn die Rechenzentren zu einer höheren Rack-Dichte übergehen und die Menge der in jedem Server-Rack installierten und betriebenen Computerausrüstung steigt. Die steigende Nachfrage nach Strom führt unweigerlich zu höheren Kosten für die Betreiber von Rechenzentren. Hinzu kommen die Kosten für die Umwelt: Nur etwa 40 % des weltweiten Stroms stammt aus sauberen Quellen, und Rechenzentren und Datenübertragungsnetze sind derzeit für 1 % der energiebedingten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Die nachfolgend vorgestellten Beispiele zeigen, die Effizienz bei der Kühlung von Rechenzentren gesteigert werden kann.
Die Rechenzentrumsbranche hat in den letzten zehn Jahren ein enormes Wachstum erlebt, das durch die rasant steigende Nachfrage nach Cloud-basierten Diensten und die zunehmende Nutzung webfähiger Geräte angetrieben wurde. Dieses Wachstum wird sich dank datenintensiver Technologien wie künstlicher Intelligenz und virtueller Realität in Zukunft wahrscheinlich exponentiell fortsetzen. Schätzungen zufolge werden Verbraucher und Unternehmen in den nächsten fünf Jahren doppelt so viele Daten erzeugen wie in den letzten zehn Jahren.
Derzeit verbrauchen Rechenzentren bis zu 1,5 % des weltweiten Stroms. Ein Großteil davon wird für den Betrieb von Servern verwendet, die wiederum Wärme erzeugen und gekühlt werden müssen. Auch hierfür wird eine beträchtliche Menge an Energie benötigt. In verschiedenen Projekten rund um den Globus hat Güntner gezeigt, wie mit Hilfe modernster Technologielösungen die Effizienz der Kühlung von Rechenzentren gesteigert und gleichzeitig negative Auswirkungen auf die Umwelt minimiert werden können.
Energiesparen in China
Eine Kühllösung für Rechenzentren, die sich zunehmender Beliebtheit erfreut, ist die „Tauchkühlung“. Dabei werden die Server in eine Flüssigkeit getaucht, die zwar keinen Strom, aber Wärme leitet. Rechenzentren, die mit Tauchkühlung arbeiten, sind effizienter und haben eine geringere CO2-Bilanz als solche, die mit Luftkühlung arbeiten.
Im nordchinesischen Zhangjiakou wird in einem Rechenzentrum eines der größten E-Commerce-Unternehmen des Landes seit einigen Jahren erfolgreich mit Eintauchkühlung gearbeitet, und Güntner war maßgeblich daran beteiligt. Das Zentrum verwendet ein Zwei-Phasen-System. Die Server sind hermetisch in einer Kammer eingeschlossen, und während sie arbeiten, erhitzt sich die sie umgebende Flüssigkeit, bis sie verdampft. Der Dampf steigt auf und kondensiert dann an einer Kühlspirale im oberen Teil der Kammer, bevor das Kondensat wieder nach unten tropft und der Verdampfungszyklus fortgesetzt wird.
Die Wärmeabfuhr erfolgt über vier Güntner VARIO Trockenkühler in V-Form mit einer Gesamtleistung von 1.060 kW an der Gebäudeaußenseite. Das Rechenzentrum spart rund 95 % der Kühlenergie und 80 % der Kühlkosten im Vergleich zu herkömmlichen Kühlsystemen.
Wassersparen in Texas
Beim Bitcoin-Mining werden neue „Münzen“ erzeugt und Transaktionen in einer Blockchain überprüft. Es verbraucht notorisch große Mengen an Energie und findet daher in der Regel in spezialisierten Rechenzentren an Orten statt, an denen Energie billig ist, wie etwa in den USA. In den USA konzentriert sich das Mining nicht nur auf die Bundesstaaten, in denen die Energiepreise niedrig sind, sondern auch auf die Gebiete innerhalb dieser Staaten, in denen sie am niedrigsten sind.
Dies ist der Fall in Texas, einem der beliebtesten Staaten für das Krypto-Mining, wo der Strommarkt dereguliert ist und die Preise von Stadt zu Stadt erheblich variieren können. Aus diesem Grund hat sich ein Krypto-Mining-Unternehmen in einem ziemlich abgelegenen Teil des Staates niedergelassen. Während es dort von den niedrigen Energiepreisen profitiert, steht es jedoch vor einer Herausforderung: Wasser ist nicht im Überfluss vorhanden. Daher wird für sein Rechenzentrum ein Kühlsystem benötigt, das nicht nur möglichst wenig Energie, sondern auch möglichst wenig Wasser verbraucht.
Das Zentrum verwendet ein Eintauchkühlsystem und Güntner lieferte die notwendige Wärmeabfuhr in Form von mehreren Dutzend V-förmigen VARIO Trockenkühlern mit hydroBLU. Die adiabatische Lösung der Güntner Befeuchtungspads zur Vorkühlung ermöglicht es dem Kühlsystem, mit maximaler Effizienz zu arbeiten und nur dann Wasser zu verbrauchen, wenn die Umgebungstemperatur über einen vordefinierten Wert ansteigt. Die Befeuchtung der Pads erfolgt über ein intelligentes Regelsystem, das die eingesetzte Wassermenge, die Ventilatorgeschwindigkeit und die Umgebungstemperatur kontinuierlich überwacht. Dies hat sich als ideale Lösung erwiesen, die es dem Zentrum ermöglicht, seinen Bedarf an Wärmeabfuhr zu decken und gleichzeitig die lokalen Versorgungsressourcen zu verwalten.
Verwendung natürlicher Kältemittel in Österreich
Vor kurzem beschloss die Innsbrucker Immobiliengesellschaft IKB, einen stillgelegten unterirdischen Wassertank zu nutzen und in den leeren Raum ein Rechenzentrum einzurichten. Das Bauunternehmen Streit-TGA wurde mit der Lieferung der gesamten Luftkühlungsanlage beauftragt. Das Unternehmen verfügt über besondere Erfahrung im Bau von Rechenzentren, wobei der Schwerpunkt auf Niedrigenergielösungen liegt.
Streit-TGA ist auch ein Vorreiter in der Planungs- und Konstruktionsbranche, der sich dazu entschlossen hat, in seinen Kälteanlagen ausschließlich natürliche Kältemittel zu verwenden. Die Gründe dafür sind, dass die Kunden zunehmend auf ihre Umweltverantwortung achten und dass die Folgekosten bei natürlichen Kältemitteln deutlich geringer sind als bei synthetischen. Güntner setzt sich seit langem für den Einsatz von natürlichen Kältemitteln ein und war einer der ersten Träger des ATMOsphere-Labels für die besten Hersteller von Produkten mit natürlichen Kältemitteln.
Um zu evaluieren, welches Kühlsystem im Innsbrucker Rechenzentrum am effektivsten ist und wie es mit maximaler Effizienz betrieben werden kann, nutzte Streit-TGA den myGPC, den Güntner Produktkonfigurator, der im Rahmen des Online-Kundenportals myGüntner zur Verfügung steht. Dieser kann anhand verschiedener Parameter, wie z.B. dem gewünschten Kältemittel, der Umgebungsfeuchte sowie der Verdampfer- und Verflüssigertemperatur, das optimale Kühlsystem für jedes Szenario ermitteln.
Als beste Lösung erwiesen sich zwei Güntner VARIO Trockenkühler in V-Form mit Propan als Kältemittel. Das umweltfreundliche System, das über einen GMMnext Smart Controller gesteuert wird, bietet eine hohe Energieeffizienz und geringe Geräuschentwicklung bei minimalem Platzbedarf.
Schlussfolgerung
Da der Bau von Rechenzentren in der ganzen Welt weiter zunimmt, ist es klar, dass die Unternehmen in diesem Sektor ihr Möglichstes tun müssen, um effiziente, kostengünstige und umweltfreundliche Kühlsysteme zu finden. Wie diese Fallstudien zeigen, werden neue Technologien bei der Bewältigung dieser Probleme eine entscheidende Rolle spielen.
