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Channel Fokus: Stromversorgung & Klimatisierung Der tatsächliche Strombedarf entscheidet

Autor: Dr. Andreas Bergler

In puncto Stromversorgung & Klimatisierung kommen auf die Erbauer und Betreiber von Rechenzentren hochkomplexe Aufgabenstellungen zu. Ulrich Terrahe von der dc-ce RZ-Beratung empfiehlt, im Vorfeld genau hinzusehen.

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Der Stromverbrauch variiert je nach Einsatzzweck des Rechenzentrums immer stärker.
Der Stromverbrauch variiert je nach Einsatzzweck des Rechenzentrums immer stärker.
(Bild: lexpixelart-stock.adobe.com)

Der aktuelle Stromverbrauch durch das Internet belastet die Umwelt genauso stark wie der weltweite Flugverkehr – und er wird noch weiter zunehmen. Wie kann ein modernes Rechenzentrumsdesign dem entgegenwirken?

Ulrich Terrahe, Gründer und Geschäftsführer der dc-ce RZ-Beratung
Ulrich Terrahe, Gründer und Geschäftsführer der dc-ce RZ-Beratung
(Bild: U. Terrahe, dc-ce-RZ-Beratung)

Terrahe: Wir haben das große Problem, dass der Rechenzentrumsmarkt – oder weiter gegriffen: die Digitalisierung – in einer Größenordnung steigt, dass man den erzeugten Energieverbrauch gar nicht mehr auffangen kann. Der Bedarf an neuen Technologien ist wesentlich höher, als dass auch die modernsten Rechenzentren den CO2-Ausstoß insgesamt wieder reduzieren können. Unabhängig davon gibt es natürlich Möglichkeiten. Die Rechenzentren müssen sich diversifizieren, das heißt, es ist wichtig, schon in der Planungsphase so genau wie möglich herauszufinden, was der tatsächliche Nutzerbedarf sein wird und wie sich die Rechenleistung beziehungsweise der Energieverbrauch entwickelt. Wenn ich weiß, wie mein Rechenzentrum sich verhält, kann ich auch das Design optimal anpassen. Zum Beispiel ist ein HPC-Rechenzentrum völlig anders zu klimatisieren als ein klassisches Banken-Rechenzentrum. Je genauer ich hier im Vorfeld geplant habe, desto besser habe ich nachhaltiges und energieoptimiertes Bauen und Stromverbrauch im Griff.

Wie weit sind die technischen Möglichkeiten zur Kühlung und Abwärmenutzung von IT-Systemen?

Terrahe: Bei der Abwärmenutzung von IT-Systemen unterscheiden wir zwischen verschiedenen Lösungen. Bei den klassischen luftgekühlten Lösungen ist die Technologie der Abwärmenutzung sehr ausgereift. Allerdings ist die Abwärme in der Luft immer noch „nur“ bei 30 bis 35 Grad. Es ist also schwierig sie weiter zu nutzen. In der Regel wird die Abwärme mit einem Wärmetauscher in Wasser gebunden und dann mit Wärmepumpen auf ein höheres Temperaturniveau angehoben. Gesamtwirtschaftlich ist das für den Eigenbedarf eine interessante Alternative zu klassischen Heizungssystemen. Aber für die Weitergabe oder den Verkauf der Wärmeenergie über weite Strecken rechnet sich das Model nicht. Spannend wird es – und hier gibt schon sehr gute und ausgereifte Lösungen –, wenn die Abwärme genutzt wird. Das rechnet sich aber nur bei unmittelbar in der Nähe liegenden Wärmeabnehmern, wie Büroräumen, Hallen oder Treibhäusern. Hierzu sehe ich zukünftig Kombinationsmöglichkeiten mit „Vertical Farming“. Die zweite Form der Wärmenutzung, die auch wesentlich sinnvoller ist, ist die Methode, die Wärme direkt in Wasser zu binden. Vorläufer dieser Technologie sind die Heatpipes, die die Wärme direkt von der CPU abgeholt haben, wo sie von größeren Lüftungssystemen wieder abgekühlt wurden. Die Überlegung ist hier, direkt mit dem Wasser auf die CPU zu gehen. Die dort erzeugte Abwärme liegt bei etwa 45 bis 60 Grad, kann also sofort weiter sinnvoll genutzt und etwa Heizungssystemen zur Verfügung gestellt werden. Darin sehe ich die Zukunft der Klimatisierung: Dass die Wärme nicht mehr über die Luft aus den Servern und IT-Systemen herausgeholt wird, sondern mithilfe von Wasser. Selbst wenn es im Hochsommer 40 bis 45 °C warm ist, kann die Wärme des Wassers nach draußen abgegeben werden, ohne es mechanisch, also mit zusätzlichen Kältemaschinen zurückkühlen zu müssen.

Wie ist der Zeithorizont, bis sich die Wasserkühlung wirklich am Markt etabliert hat?

Terrahe: Wir haben derzeit erste Pilotprojekte am Laufen. Natürlich ist das ein kompletter Systemwandel, der dadurch hervorgerufen wird. Hinter der Luftkühlung steht eine ganze Branche, und es gibt noch einige Probleme zu lösen, etwa, was getan werden muss, wenn zum Beispiel eine Undichtigkeit im Kühlsystem entsteht. Im HPC-Bereich wird die Wasserkühlung schon sehr erfolgreich eingesetzt. Bei den Mainstream-Lösungen wird es wahrscheinlich noch fünf bis zehn Jahre dauern, aber für mich als Ingenieur geht die logische Entwicklung da hin.

USVs gehören zum Standardrepertoire bei der physischen Absicherung von Rechenzentren und von Servern. Welche zusätzlichen Maßnahmen in puncto Sicherheit empfehlen Sie bei der Planung von Rechenzentren?

Terrahe: Zunächst muss sich der Erbauer eines Rechenzentrums im Klaren darüber sein, welche Schutzziele er sich denn vornimmt. Die USV-Anlage hilft, Probleme bei Stromstörungen zu eliminieren. Längere Unterbrechungen lassen sich mit einer größeren Batterie abfedern. Dann kommt die Shutdown-Software zum Einsatz, um die Systeme geregelt herunterzufahren. Um die Überbrückungszeit zu erhöhen, kann dann ergänzend noch ein Notstromaggregat dazugeschaltet werden, dessen Überbrückungszeit dann von der entsprechenden Menge im Dieseltank abhängt. Schließlich können sowohl die IT-Systeme als auch die USVs, bis hin zur Notstromversorgung redundant ausgelegt werden.

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Über den Autor

Dr. Andreas Bergler

Dr. Andreas Bergler

CvD IT-BUSINESS, Vogel IT-Medien