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Harald Lutz, Mit der Abwärme von Servern Gebäude heizen in:

VDI nachrichten, page 24 - 24

VDI nachrichten, Volume 74 (2020), Issue 30-31, ISSN: 0042-1758, ISSN online: 0042-1758, https://doi.org/10.51202/0042-1758-2020-30-31-24

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VDI Verlag, Düsseldorf
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24 AUS DEN UNTERNEHMEN 24. Juli 2020 · Nr. 30/31 Kühler Kopf: In diesen Servereinheiten sorgt nicht Luft für die korrekte Arbeitstemperatur, sondern ein geschlossener Kühlwasserkreislauf. Foto: Cloud & Heat Technologies Dresden Foto [M]: panthermedia.net/Andreas Weber/VDIn Mit der Abwärme von Servern Gebäude heizen Von Harald Lutz V or allem um dem wachsenden Energiebedarf der Rechenzentrumsbranche etwas entgegenzusetzen, hat der zum Jahreswechsel 2011/2012 aus einem kleinen Spin-off der Universität Dresden hervorgegangene Rechenzentrumspionier Cloud & Heat Technologies ein innovatives Heißwasser-Direktkühlsystem entwickelt. Es ermöglicht, bis zu 90 % der Serverabwärme nutzbar zu machen. Diese kann anschließend für den Heißwasserkreislauf von Gebäuden oder für die lokale Wärmeversorgung – wie beim Eurotheum-Hochhaus in Frankfurt am Main (s. Kasten links) – verwendet werden. Das sorgt für Einsparungen von bis zu 50 % der operativen Kosten und eine erhebliche Verbesserung der CO2-Bilanz. Gründungsidee: mit Serverabwärme Passivhäuser beheizen. Bis es jedoch so weit war, musste das anfangs kleine Team um den Gründer und heutigen Technischen Leiter (CTO) Jens Struckmeier und seine zwei Mitstreiter Marius Feldmann und Nicolas Röhrs als Co- Gründer der zunächst unter dem Namen AoTerra gestarteten Firma seine sehr speziellen Erfahrungen am Markt sammeln und insbesondere das Beharrungsvermögen der Rechenzentrumsbranche kennenlernen. „Die zentrale Gründungsidee, Serverabwärme für die Beheizung von privaten Passivhäusern zu nutzen, ist in engem Austausch mit Christof Fetzer an der Technischen Universität Dresden entstanden“, plaudert Struckmeier aus der Historie. Der plante damals ein solches Haus. Als es um die Frage der Beheizung ging, war er mit den verfügbaren nicht zufrieden: Alternativen waren gefragt. Aus Forschungsgeldern hatte die Universität damals gerade 30 neue Server erhalten. Im Universitätsrechenzentrum aber waren Räumlichkeiten und Kühlkapazitäten erschöpft. Struckmeier: „Daten lassen sich besser transportieren als Wärme. So drehten wir den Spieß einfach um und stellten einen Teil der neuen Universitätsserver in das Passivhaus, wo die Wärme auch gebraucht wird. Von dort transportierten wir die Daten via Glasfaserleitung zurück an die Uni.“ Daran schloss sich die Beantwortung weiterer zentraler Fragestellungen an: Wie kommt die Wärme, die üblicherweise in Form von heißer Luft anfällt, aus den Servern heraus, und wie kann sie anschließend sinnvoll genutzt werden? Struckmeier: „Das war die Geburtsstunde unserer innovativen und patentierten Heißwasser-Direktkühlung.“ Die Server wurden bei Cloud & Heat Technologies, wie das Unternehmen schon bald umgetauft wurde, nicht mehr mit Luft gekühlt, sondern über einen Wasserkreislauf. So ist es den Dresdnern gelungen, mit den Prozessoren 60 °C heißes Wasser zu erzeugen und damit einen Wassertank aufzuheizen. Struckmeier: „Dieser wurde schließlich im neuen Domizil von Christof Fetzer verbaut und versorgt bis heute das Haus mit Wärme – inklusive Trink- und Duschwasser.“ Hocheffiziente Rechenzentren für heute und morgen bauen. Von Anfangserfolgen getrieben – das Team wuchs innerhalb eines Jahres von ehemals fünf auf 20 Köpfe an –, widmeten sich die Pioniere schon bald der Herausforderung, möglichst effiziente Rechenzentren zu entwickeln. Dabei wurde die meist dezentral aufgebaute Rechenleistung gleichzeitig als Cloud-Rechenleistung am Markt angeboten – ein Service, der bis dato nur in Hochleistungs- und Hochsicherheitsrechenzentren möglich war. Struckmeier: „Dieses Konzept ist heute unter dem Namen Edge-Computing aktueller denn je.“ Damit waren die Dresdner in den Anfangsjahren ihrer Zeit weit voraus. „Wir mussten erfahren, dass unser Ansatz am sehr konservativ agierenden Rechenzentrumsmarkt für die meisten Anwender zu disruptiv war, und haben daraufhin unser Angebot entsprechend modifiziert“, blickt Struckmeier zurück. Mit dem klaren Fokus auf den Bau umweltfreundlicher Rechenzentren mit hoher Energieeffizienz und wenig Stromverbrauch kam schließlich der große Durchbruch. „Wir planen, bauen und betreiben primär hocheffiziente und sichere Rechenzentren und liefern auch die entsprechenden Server und die Software dafür“, sagt der Technische Leiter. Späte Genugtuung: Mit zunehmender Marktakzeptanz bietet das Unternehmen heute als zweites Standbein auch wieder sichere und grüne Cloud-Rechenleistung an. Die Entwicklung des Heißwasser-Direktkühlsystems war Grundlage des Erfolgs: Ein modernes Cloud & Heat-Datacenter kommt umweltfreundlich ohne Klimaanlage aus. „Das ergibt je nach Projekt einen 30 % bis 60 % geringeren Stromverbrauch“, weiß der Technische Leiter. Sämtliche Kühlsysteme, die typischerweise in den Servern verbaut sind, wie Kühlrippen und Lüfter, werden durch einen mit Flüssigkeit – meistens Wasser – durchströmten Kühlkörper ersetzt. Struckmeier: „Damit werden die Prozessoren, ähnlich wie bei einem modernen Pkw, in einem geschlossenen Kreislauf gekühlt: Es gibt in den Servern einen Kühlkreislauf, der an den Serverschrank angeschlossen wird, und im Serverschrank eine Pumpengruppe sowie einen Wärmetauscher.“ Bei Bedarf wird die Temperatur des Wassers bis auf 60 °C erhöht. Bei dieser hohen Temperatur kann es zum Beheizen des Standorts oder – eingespeist in das Nahwärmenetz – umliegender Gebäude genutzt werden. Struckmeier: „Damit schließt sich ein Kreis zwischen dem, was wir einst mit privaten Passivhäusern begonnen haben, und komplexen Hochhausinfrastrukturen wie dem Euro theum heute.“ Dort werden im Winter die Heizung des kompletten Gebäudes und die Heißwasserversorgung des dort angesiedelten Hotels sowie der Skybar aus der aufgefangenen Rechenzentrumsabwärme gespeist. Rechenzentren: Die Dresdner Firma Cloud & Heat Technologies hat eine Warmwasserkühlung entwickelt, mit der sich Abwärme nutzbar machen lässt. Cloud & Heat Technologies GmbH, Dresden n Ausgründung 2011 in kleinem Team aus der TU Dresden, noch unter dem alten Firmennamen AoTerra GmbH n Heute: 100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die meisten davon am Firmensitz in Dresden n Umsatz im Jahr 2018: 15,5 Mio. € n Installierte Rechenleistung: 9,4 MW n Kleinere Auslandsbüros: in den USA, Japan, Asien und Nahost n Verschiedene Vertriebs- und Techno-logiepartnerschaften u. a. mit der Thomas-Krenn AG (Freyung), der Se-cunet Security Networks AG (Essen) und der Stulz GmbH (Hamburg). Projekt Eurotheum-Hochhaus: Aufsehen erregte Cloud & Heat Technologies Ende 2017 mit der Aufnahme des Regelbetriebs ihres innovativen Heißwasser-Direktkühlsystems in den ehemaligen Räumlichkeiten der Europäischen Zentralbank (EZB) im Eurotheum-Hochhaus in Frankfurt. Auf zwei Etagen finden hier 84 Serverschränke Platz. 400 kW Abwärme können dank des Heißwasser-Direktkühlsystems verlustarm von den Wärmehotspots aufgenommen und abtransportiert werden, um damit im Winter einen Teil des Hochhauses samt Hotel und Gastronomie zu beheizen. Noch unter EZB-Regie lag unter Vollauslastung des „alten“ luftgekühlten Rechenzentrums der Energiebedarf zur Kühlung bei 2,19 Mio. kWh pro Jahr. Diesen Energiebedarf konnte Cloud & Heat Technologies mit dem Heißwasser-Direktkühlsystem um 28 % auf 1,58 Mio. kWh pro Jahr reduzieren. Das bedeutet eine Einsparung von 91 600 € pro Jahr an Energiekosten. CTO Jens Struckmeier und zwei Mitstreiter gründeten Cloud & Heat Technologies zum Jahreswechsel 2011/12. Foto: Cloud & Heat Technologies

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