Energieeffiziente Rechenzentren: Exyte setzt auf Sektorenkopplung

„Unsere Mission ist es, Rechenzentren zu planen und zu bauen, die nicht nur effizient und nachhaltig sind, sondern auch die Herausforderungen der Zukunft bewältigen können. Gleichzeitig sollen sie den ökologischen Fußabdruck des Technologiesektors verkleinern“, erklärt Manfred Engelhard. Als Director of Technology bei Exytes Global Business Unit Data Centers beschäftigt er sich ständig mit innovativen Technologien wie beispielsweise der Flüssigkeitskühlung zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Förderung einer grüneren Zukunft. Rechenzentren müssen gekühlt werden, weil ihre Computerchips viel Wärme erzeugen. Effiziente Kühlsysteme sind deshalb von größter Bedeutung für einen nachhaltigen Betrieb.

Die Rechenzentren von Exyte zeichnen sich dadurch aus, dass sie mehrere maßgeschneiderte Lösungen kombinieren können. „Wir arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um das Potenzial für die Integration unterschiedlicher Energiesysteme und -quellen an verschiedenen Standorten zu beurteilen“, erklärt Engelhard. In Machbarkeitsstudien werden zahlreiche Faktoren untersucht, darunter die Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbaren Energien, die Klimabedingungen in der Umgebung, die Stabilität der Netzinfrastruktur und die Flächennutzung für zukünftige Erweiterungen. So wird sichergestellt, dass jedes Projekt in Bezug auf Nachhaltigkeit und Effizienz individuell optimiert ist. Exyte prüft in diesem Zug auch bei jedem Projekt, welche Möglichkeiten es gibt, um Abwärme aus Rechenzentren für die lokalen Wärmenetze zu nutzen. Für mehrere Standorte liegen hierfür bereits Pläne zur entsprechenden Umsetzung vor.

Sector Coupling Simplified

Kälteenergie direkt an der Quelle nutzen

In Asien haben Engelhard und sein Team mit einem Partnerunternehmen eine Konzeptstudie für ein innovatives Projekt erstellt. Ihr ehrgeiziger Plan umfasst die Planung und den Bau eines großen, modernen Rechenzentrums in der Nähe eines Großstadthafens, der über ein Flüssigerdgas-Terminal verfügt.

Die Idee, die diesem Projekt zugrunde liegt, mag einfach scheinen, erfordert aber große Ingenieurskunst und technische Erfahrung. Bei der Regasifizierung von Flüssigerdgas (LNG), bei der dieses wieder in seinen ursprünglichen gasförmigen Zustand umgewandelt wird, wird Kälteenergie freigesetzt. Die bei diesem Prozess freigesetzte extreme Kälte wird abgeschieden und direkt in die Kühlinfrastruktur des Rechenzentrums eingespeist. Über Wärmetauscher wird Kälteenergie aus dem Flüssigerdgas in das Kühlsystem übertragen, wodurch der Bedarf des Rechenzentrums an zusätzlicher Kühlenergie effektiv minimiert wird.

Durch die Nutzung dieser häufig vergeudeten Energieressource werden die Nachhaltigkeit und Effizienz des Rechenzentrums signifikant verbessert. „Das ist eine ideale Lösung für Küstenstädte mit LNG-Terminals. Auch wenn wir diese Lösung nicht überall umsetzen können, zeigt dieses Beispiel doch, dass es immer Möglichkeiten gibt, die es auszuloten lohnt. So können wir oft Energiequellen identifizieren und möglichst effizient nutzen. Durch die Nutzung dieser Kälteenergie direkt an der Quelle können unseren Kunden den ökologischen Fußabdruck ihrer Rechenzentren verkleinern. Jedes Projekt, bei dem die Kopplung des Energiesektors optimiert wird, hilft.“

„Jedes Projekt, bei dem die Kopplung des Energiesektors optimiert wird, hilft.”

Manfred Engelhard Director of Technology in Exyte’s Global Business Unit Data Centers

Rechenzentren unterstützen die lokale Strominfrastruktur

Für die Zukunft erwartet Engelhard ein weiteres innovatives Konzept für Rechenzentrumsprojekte, bei dem die Abscheidung und Nutzung von Kohlenstoff im Fokus steht. Der Plan sieht ein Brennstoffzellensystem oder Gasturbinen vor, die mit einem Gemisch aus Erdgas und einem variablen Anteil Wasserstoff angetrieben werden, um Strom für das Rechenzentrum zu erzeugen.

Dieses Konzept eignet sich besonders gut in Regionen, in denen das vorhandene Stromnetz keine weiteren Großverbraucher wie große Rechenzentren aufnehmen kann. Beispiele für solche Regionen sind große städtische Zentren in Europa wie Berlin, Frankfurt am Main und Dublin, deren Stromnetze zwar stabil, aber stark angespannt sind und wenig Kapazitäten für einen großen zusätzlichen Bedarf bieten.

Darüber hinaus kann die Infrastruktur von Rechenzentren, die Generatoren und Batterien umfasst, das lokale Netz unterstützen, indem dem Netzbetreiber bei Bedarf Regelenergie bereitgestellt wird. Durch einen bidirektionalen Netzanschluss können Rechenzentren bei der Frequenzregelung und Spannungsstabilisierung helfen und so zur allgemeinen Netzstabilität beitragen.

Potenzial der CO₂-Abscheidung für nachhaltigere Rechenzentren

„Wenn Brennstoffzellen oder Gasturbinen mit Erdgas betrieben werden, entsteht als Nebenprodukt auch Kohlenstoffdioxid, also CO₂“, erklärt Engelhard. „Statt das CO₂ in die Atmosphäre freizusetzen, können wir Technologien zur Kohlenstoffabscheidung einsetzen und den so gewonnenen Kohlenstoff zu industriellen Zwecken oder für Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie nutzen.“ Das abgeschiedene CO₂ kann als Ausgangsstoff zur Herstellung verschiedener Industrieprodukte wiederverwendet werden, unter anderem für Kohlefaser, aus denen Leichtbauteile wie die Rotoren von Windkraftanlagen gefertigt werden. CO₂ wird außerdem benötigt, um in Kombination mit grünem Wasserstoff synthetische Kraftstoffe zu produzieren, die einen nachhaltigeren Verkehrssektor ermöglichen.

Engelhard hebt das Potenzial hervor: „Durch die Integration eines solchen Systems können wir nicht nur das Rechenzentrum mit Strom versorgen, sondern aktiv zu einer CO₂-Kreislaufwirtschaft beitragen. Es ist ein spannendes Konzept, das Nachhaltigkeit und Innovation verbindet und den Weg für umweltfreundlichere, effizientere Rechenzentren ebnet.“

„Durch die Integration eines solchen Systems können wir nicht nur das Rechenzentrum mit Strom versorgen, sondern aktiv zu einer CO₂-Kreislaufwirtschaft beitragen.”

Manfred Engelhard Director of Technology in Exyte’s Global Business Unit Data Centers

Was ist Kohlenstoffabscheidung und wie funktioniert sie?

Bei der CO₂-Abscheidung in Rechenzentren geht es darum, die im Betrieb durch die Verbrennung von Erdgas und Wasserstoff entstehenden CO₂-Emissionen abzuscheiden. Dazu werden chemische Lösungsmittel und physikalische Adsorptionsmittel eingesetzt. Das CO₂ wird anschließend komprimiert und per LKW zu Industrieanlagen transportiert, wo es in industriellen Prozessen verarbeitet wird, z. B. zur Herstellung von Chemikalien, Kraft- oder Baustoffen. Dieser Ansatz entspricht den Grundsätzen einer CO₂-Kreislaufwirtschaft, in der CO₂ wiederverwendet statt gespeichert wird.