Ein Teil der Lösung

Der hohe Energiebedarf von Datacentern stehen nicht zu Unrecht im Fokus: Laut einer Studie von Bitkom verursachen Rechenzentren (RZ) in Deutschland einen Stromverbrauch von rund zehn Terawattstunden (TWh) pro Jahr. Das entspricht etwa 1,8 Prozent des gesamten deutschen Energieverbrauchs. Die starke Leistung der Rechner sorgt für entsprechend hohe Temperaturen. Im Kleinen kennt das jeder Smartphone- und PC-Nutzer: Wenn das Gerät auf Hochtouren arbeitet, wird es zunächst warm, manchmal sogar heiß. Um es vor Überhitzung zu schützen, lässt es sich einfach für eine Weile abschalten. In Rechenzentren ist dies aber keine Option. Schließlich sollen die dort gespeicherten Daten Tag und Nacht zur Verfügung stehen.

Zudem entweicht die Energie in Form von Wärme überwiegend ungenutzt in die Umwelt. Diese überschüssige Wärme lässt sich aber als Heizquelle wiederverwenden. Damit die IT-Komponenten effizient und störungsfrei arbeiten können, muss dafür gesorgt werden, dass die Prozessoren nicht überhitzen. Ein modernes und effizientes Verfahren hierfür ist die Flüssigkeitskühlung. Da Wasser eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweist, ist diese Methode gerade bei Großrechnern und Supercomputern äußerst effektiv. Außerdem werden bei der direkten Wasserkühlung nur empfindliche Komponenten wie die Prozessoren gekühlt und nicht das gesamte System. Anders verhält es sich mit der Immersionskühlung, auch Tauchkühlung genannt, die sich derzeit zunehmender Beliebtheit erfreut. Dort wird der gesamte Server in eine wärmeleitende, aber nicht elektrisch leitfähige Flüssigkeit eingetaucht. Die von den IT-Komponenten erzeugte Wärme wird direkt und effizient an die Flüssigkeit abgeleitet. Die Serverkühlung ist derzeit eine der effizientesten Lösungen, aber auch die teuerste. Deshalb verwendet NDC-Garbe z.B. wassergekühlte Wärmetauscher, die an der Rückseite der Tür installiert werden, um Investitionskosten zu sparen und eine Nachrüstung der IT zu vermeiden. Die Wärme lässt sich anschließend abführen und in ein passendes Wärmenetzwerk einspeisen.

Grundsätzlich wird zwischen Nah- und Fernwärmenetzen unterschieden. Bei einem Nahwärmenetz wird die Abwärme des Rechenzentrums in der unmittelbaren Umgebung genutzt. Fernwärmenetze hingegen erstrecken sich oft über ganze Städte oder Ballungsräume. Durch den großen Radius wird hier mehr Energie und damit eine höhere Temperatur benötigt. Aufgrund der andernfalls anfallenden hohen Wassermengen bräuchte es sonst riesige Rohrleitungen.

Potenzielle Abnehmer der Abwärme

Für die Nutzung der Abwärme kommen verschiedene Abnehmer in Frage. Naheliegend ist beispielsweise die Heizung der anliegenden Büro- und Nutzflächen des eigenen Rechenzentrums. Diese Möglichkeit ist besonders für kleinere Rechenzentren denkbar, die von Haus aus eine geringere Menge an Abwärme produzieren. Doch auch für benachbarte Wohn- und Gewerbegebiete eignet sich die alternative Heizmethode. Wird die Abwärme durch ein Fernwärmenetz transportiert, lassen sich selbst ganze Stadtviertel beheizen.

Daneben gibt es weitere kreative Ansätze, um die Abwärme effizient einzusetzen. Während Wohn- und Gewerbeimmobilien häufig nur im Winter bei den Temperaturen nachhelfen, sind Schwimmbäder oder Fischzuchtanlagen ganzjährig auf Heizquellen angewiesen. Somit eignen sich solche Gebäude optimal als Abnehmer der Abwärme, insbesondere von kleineren Rechenzentren.

Ein ebenfalls innovatives Konzept besteht darin, die Wärme anhand von Absorptionskältemaschinen in Kälte umzuwandeln. Dies ist besonders in Stadtzentren nützlich, wo Geschäfte und Bürogebäude klimatisiert werden. Die Stadtwerke München beziehen bereits diese Art von Fernkälte. In Absorptionskältemaschinen wird die vorhandene Wärme in Fernkälte umgewandelt und über eine Transportleitung den Kunden entlang der Strecke und im Stadtzentrum zur Verfügung gestellt.

Zukunftsorientierte Planung der Kommunen

Allerdings fehlt es vielerorts an der notwendigen Infrastruktur, um die Rechenzentren mit potenziellen Abnehmern der Abwärme zu vernetzen. Das liegt einerseits daran, dass oftmals nicht eindeutig geklärt ist, wer für die Initiierung der notwendigen Prozesse zuständig ist. Andererseits fehlt es an Kapazitäten und Know-how für die Umsetzung. Hinzu kommt, dass die Gemeinden das Rechenzentrum bei der Planung neuer Wohn- oder Industriegebiete häufig vergessen. Die Raumordnungsphase wäre jedoch der ideale Zeitraum, um die notwendigen Infrastrukturen für ein energieeffizientes Rechenzentrum zu schaffen. Schließlich steigt die Nutzung von Internetdiensten weiter an. Durch eine vorausschauende und detaillierte Planung können die Kommunen sicherstellen, Rechenzentren als Heizquellen für neue und bestehende Bezirke einzusetzen.

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Auch wenn viele Rechenzentren dank grüner Energieversorgung bereits CO2-neutral arbeiten oder dies bis 2030 planen, stellt die Nutzung von Abwärme eine effiziente Lösung zur Bekämpfung des Klimawandels dar. Insbesondere Kommunen können durch die Abwärmenutzung bei der Erreichung ihrer Klimaziele unterstützt werden. Ein vielversprechender Ansatz besteht darin, dass Kommunen die Rechenzentren schon bei der Planung ihrer Raumordnung einbeziehen und somit Voraussetzungen wie die Einrichtung entsprechender Netze schaffen. Dieses Modell ist demnach nicht nur ein Gewinn für die Bürger der Gemeinden. Die Abwärmenutzung ist somit eine Chance für Rechenzentren, Teil der Lösung und nicht nur Teil des (Umwelt-)Problems zu sein.

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