Server in Rechenzentren nachhaltig kühlen, Abwärme nutzen und dabei Platz sparen.

Nachhaltige Kühlung, Platzeinsparung und Datenverarbeitung »Made in Germany« – das sind ja gleich drei Wünsche auf einmal. Und die Herausforderung für Rechenzentrumsbetreiber, alles unter einen Hut zu bringen, ist groß. Laut einer Studie der Europäischen Kommission aus dem Jahr 2020 wird der Energieverbrauch von Rechenzentren in der EU bis 2030 auf 3,2 Prozent ansteigen [1]. 2018 waren Rechenzentren für 2,7 Prozent des EU-weiten Stromverbrauchs verantwortlich. Mit den traditionell hohen und nochmals signifikant gestiegenen Strompreisen in Deutschland stehen Betreiber vor schwierigen Abwägungen. Dass es sich aber lohnt, seine Vision zu verfolgen und nach Lösungen zu suchen, die alle Wünsche gleichzeitig erfüllen, zeigt Julian Hauber mit JH-Computers und seinem Projekt mit Vertiv.

Die Vision nachhaltiger IT-Infrastruktur. Für Julian Hauber war schon während seines Studiums klar, dass IT effizienter, aber auch nachhaltiger werden muss. »Ich war und bin überzeugt davon, dass die Kühlung von Rechenzentren optimiert werden muss«, stellt Julian Hauber fest. »Wir können Rechenzentren zwar auch in kühlen Regionen bauen und die kalte Luft dort für das Thermalmanagement nutzen. Aber langfristig wird das auch dort Auswirkungen auf die Umwelt haben.« Aus diesem Grund ist es ihm wichtig, die von den Servern abgegebene Wärme nicht nur möglichst effizient abzuleiten, sondern diese auch sinnvoll und zielgerichtet zu nutzen. Aus der Vision von Julian Hauber, nachhaltige IT- und Rechenzentrums-Dienstleistungen anzubieten, entstand JH-Computers. Schnell reichte der einzelne Server, mit dem die Firma startete, nicht mehr aus. Inzwischen ist das Rechenzentrum des Unternehmens Teil eines geschlossenen Kreislaufs mit eigenen Blockheizkraftwerken, die die Abwärme für die Heizung in der Region zur Verfügung stellen. Mit einer Wasservorlauftemperatur von 95 Grad können alle gängigen Heizungstypen versorgt werden. Die Blockheizkraftwerke liefern auch die Wärme zu Kälteerzeugung. Was zunächst widersprüchlich klingt, wird mit Adsorptionskältemaschinen eines weiteren Anbieters umgesetzt, die die Kühlung für das Rechenzentrum bereitstellen. So stellt das Rechenzentrum mit der Abwärme eine wichtige Ressource zur Verfügung.

Julian Hauber ist stolz auf seine wassergekühlten Server von Vertiv. Für ihn ist das Projekt nachhaltige Flüssigkühlung im Rechenzentrum ein Erfolg auf ganzer Linie.

Doch auf dem Weg, die Vision umzusetzen, mussten einige Hürden genommen werden. Neben guter, aber nachhaltiger Kühlleistung und möglichst platzsparenden Kühlsystemen war auch die Skalierbarkeit eine Herausforderung. Mit steigenden Kundenzahlen benötigte das Unternehmen einen Partner, der bei der nachhaltigen Skalierung der Rechenkapazität im Rechenzentrum unterstützt. So haben sich die Wege von Vertiv und JH-Computers gekreuzt. Die wassergekühlten Serverschränke von Vertiv, die nun im Einsatz sind, können diese Herausforderung lösen und zahlen direkt auf den Nachhaltigkeitsaspekt ein.

Flüssigkühlung für einen nachhaltigen Wärmekreislauf. Im Gegensatz zur Luftkühlung bietet die Flüssigkühlung nicht nur eine bessere Nutzbarkeit der Abwärme, sondern erhöht auch die Leistungsdichte im Rechenzentrum von ca. 0,3 bis 0,5 kW pro Quadratmeter auf 4-6 kW pro Quadratmeter. Hier können die nun genutzten Serverschränke mit Wasserkühlung vor allem durch ihre hohe Leistung bei der Wärmeabfuhr glänzen. So wird die ausreichende und kontinuierliche Kühlleistung gewährleistet. Neben der guten Abführleistung ist auch die Medientrennung im Rechenzentrum von zentraler Bedeutung. So muss sichergestellt sein, dass der Flüssigkeitskreislauf nicht mit Strom- und Netzwerkleitungen in Kontakt kommt. Um diese Trennung zu gewährleisten, sind die Flüssigkeitsleitungen im Boden eingelassen, während die elektrischen Leitungen an der Decke im Rechenzentrum verlaufen.

Der Flüssigkeitskreislauf, der mit kaltem Wasser die Server kühlt und das so erwärmte Wasser zum Heizen in der Region nutzt, zeigt: nachhaltige Kühllösungen sind kein Hexenwerk.

Mehr als nachhaltige Kühlung. Für Julian Hauber ist das Projekt nachhaltige Flüssigkühlung im Rechenzentrum ein Erfolg auf ganzer Linie. Der Flüssigkeitskreislauf, der mit kaltem Wasser die Server kühlt und das so erwärmte Wasser zum Heizen in der Region nutzt, zeigt: nachhaltige Kühllösungen sind kein Hexenwerk. Neben dieser durchdachten Art, die Abwärme zu nutzen, bieten die eingesetzten Kühltüren aber auch noch weitere praktische Vorteile für JH-Computers. Platzeinsparung und Skalierbarkeit gehören zu den wichtigsten. So umfasst das Rechenzentrum nur eine Fläche von 250 Quadratmetern. Bei der Planung mit einer anderen Kühlmethode wie Luftkühlung hätte das Rechenzentrum 1.500 bis 2.000 Quadratmeter groß sein müssen. Außerdem muss sich JH-Computers keine Gedanken um Luftfilter und die Einbruchsicherheit von Luftschächten Gedanken machen. So fallen Fehlerquellen weg.

Und auch das Thema Skalierung treibt Julian Hauber nicht mehr Schweißperlen auf die Stirn. Aktuell sind bei ihm zehn wassergekühlte Serverschränke im Einsatz und zehn weitere geplant. Insgesamt bietet das Rechenzentrum durch die platzsparende Lösung nun Raum für 45 dieser Schränke. Etwaige zusätzlichen Schränke können in kürzester Zeit geliefert und aufgebaut werden. So lässt sich die steigende Nachfrage ohne Probleme schnell bedienen.

Nicht zuletzt bietet die Lösung den Kunden von JH-Computers auch »IT made in Germany« und DSGVO-Konformität. Für Julian Hauber sind Datenschutz und Nachhaltigkeit eng verzahnt: »Wir brauchen Rechenzentren dort, wo die Industriestandorte sind. Das sorgt einerseits für geringe Latenzen, andererseits können Datenschutzbestimmungen sehr viel einfacher eingehalten werden, wenn Rechenzentren nicht im Ausland stehen. Dabei spielt das Thema Nachhaltigkeit eine immer größere Rolle. Denn in Deutschland ist Strom sehr teuer. Mehr Energieeffizienz im Rechenzentrum birgt daher ein enormes Sparpotenzial und macht den Standort erst so richtig attraktiv.«

Rechenzentren und Datenverarbeitung in Deutschland, hohe Leistungsdichten, Flächeneinsparung und Nachhaltigkeit im Rechenzentrum sind mit Flüssigkühllösungen und einem Partner, der am gleichen Strang zieht, einfach umzusetzen und direkt kombinierbar.

Heiko Ebermann ist Senior Programm Manager für die Kühlung von Server- und Netzwerkschränken im Geschäftsbereich IT und Edge Infrastruktur bei Vertiv.

Er studierte an der Technischen Universität Dresden Maschinenbau und spezialisierte sich in Thermo- und Fluiddynamik. Seit Frühjahr 2000 befasst er sich mit der Klimatechnik von Server- und Netzwerkschränken und baut das Geschäftsfeld zunächst bei der Knürr AG dann innerhalb Emerson Network Power und jetzt bei Vertiv systematisch aus.

Heiko Ebermann ist Mitglied im internationalen Normenausschuss 48D bei der IEC und Obmann der Arbeitsgruppe WG5, die sich speziell mit der Gehäuseklimatisierung befasst.

[1] https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/library/energy-efficient-cloud-computing-technologies-and-policies-eco-friendly-cloud-market 

Bilder: © Excellent backgrounds/shutterstock.com; Vertiv