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Mittwoch, 17. Januar 2018

Start-up-Porträt

Wasser senkt Strombedarf von Rechenzentren

Von Matilda Jordanova-Duda | 14. November 2014 | Ausgabe 46

Rechenzentren haben einen Bärenhunger auf Strom. Die Kühlung der erhitzten Server verbraucht fast so viel wie die Datenverarbeitung selbst. Luft ist das gängige Kühlmittel, Wasser kann aber bis zu 4000 Mal besser Wärme leiten. Das Frankfurter Start-up e³computing kühlt Rechenzentren mit Wasser und senkt ihren Energiehunger.

jo Rechenz. BU
Foto: e³C

Energiesparen mit Wasser: e³C-Geschäftsführer Alexander Hauser verspricht Effizienzwerte, von denen herkömmliche Rechenzentren nur träumen können.

96 Racks stapeln sich in einem Hochregal in einer Halle des Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt. An der Rückseite der Rechnerschränke verlaufen Rohre in Türen aus Metall. Drin fließt enthärtetes Wasser in einem geschlossenen Kreislauf. Dank dieser passiven Wärmetauscher erhöht sich der gesamte Strombedarf des Rechenzentrums nur um wenige Prozent.

Volker Lindenstruth, Leiter des Lehrstuhls für Hochleistungsrechnerarchitektur der Uni Frankfurt, ist geistiger Urvater der Technologie. Auf ihrer Basis wurde vor drei Jahren die e³ computing GmbH (e³C) gegründet. Ziel des Unternehmens ist die Vermarktung des patentierten Verfahrens. Geschäftsführer ist Alexander Hauser. Der ITK-Experte hat seinen vorherigen Job aufgegeben und sich am Start-up beteiligt.

Die Wärmetauschertüren zeichnen das Konzept aus. Sie nehmen die Wärme direkt am Rack auf. Die meisten Standardserver haben eingebaute Ventilatoren, die Luft vorn reinziehen und sie hinten abgeben. „Diese Luft strömt in die Wärmetauscher, wird dort gekühlt und in den Raum zurückgeleitet. Ergebnis sind gleichmäßig kühle Temperaturen im ganzen Rechenzentrum“, so Hauser. Eigene Ventilatoren brauche das System nicht. Um 25 °C bis 27 °C Raumtemperatur zu halten, reiche es, wenn die Kühlwassertemperatur nur knapp darunter liege.

Überschüssige Wärme wird an eine Temperatursenke abgegeben. „Wir richten uns nach dem, was der Kunde will und was vor Ort zur Verfügung steht“, so Hauser. In Darmstadt z. B. gebe es einen Nasskühlturm wie in einem Kraftwerk – nur kleiner. Da hindurch fließe Wasser in einem zweiten, offenen Kreislauf, verdunste zum Teil und kühle dabei ab. Machbar seien aber auch Hybrid-Kühltürme oder das Kühlen mit Grundwasser. Bei Bedarf kann eine Kältemaschine eingebaut werden. Diese sei nötig, wenn die Temperatur von 27 °C nie überschritten werden dürfe. Je nach Standort würde sie nur wenige Stunden im Jahr laufen.

Wasser und Elektronik? Da gibt es durchaus Vorbehalte. „Die werden aber weniger“, behauptet Hauser. Es gebe ja schon wassergekühlte Platinen. Davon abgesehen seien die Rohre und Schläuche für 10 bar bis 15 bar ausgelegt. Der Betriebsdruck in den Anlagen sei jedoch max. 2 bar. Für zusätzliche Sicherheit können Sensoren für Leckagen sowie Unterdrucksysteme sorgen, die das Nass absaugten, sobald ein Leck auftrete oder ein Ventil offen sei.

Stromkosten verursachen die Pumpen für die zwei Kreisläufe sowie das Gebläse im Kühlturm. „Wir haben PUE-Werte von 1,1 im Jahresmittel“, sagt Hauser. PUE (Power Usage Effectiveness) ist das Maß für effiziente Energienutzung im Datenzentrum und bezeichnet das Verhältnis des Gesamtverbrauchs zum eigentlichen IT-Verbrauch. Die Nutzung der Abwärme könnte die Energiebilanz weiter verbessern. Für deutsche Rechenzentren liegt der durchschnittliche PUE-Wert aktuell bei 1,9, schätzt der Green IT-Experte des Borderstep-Instituts, Ralph Hintemann. Vor fünf Jahren lag er sogar bei 2,1. Inzwischen investierten vor allem größere Datenknotenpunkte in innovative Technologien, weil sie jährlich Millionensummen für Strom ausgeben.

Dabei kommen auch alternative Kühlungen – mit Öl, Eis, Grund- oder Regenwasser – ins Spiel. Kühlung sei aber nicht alles im e³C-Konzept, betont der Geschäftsführer. Da die warme Luft innerhalb der Racks verbleibe, sei es nicht nötig, sie im doppelten Boden und in Zwischenböden abzuführen. „Das nutzen wir konsequent aus und stapeln die Racks in einem Stahlgerüst. So sind wir in der Lage, das komplette Gebäudevolumen um 50 % zu reduzieren.“ Das Grundstück, das Gebäude und die Umzäunung kosteten dadurch deutlich weniger. Aber auch die Ausgaben für Stromschienen, Beleuchtung, IT-Kabel sowie Mess-/Steuer- und Regel-Technik könne man sich fast zur Hälfte sparen. „Wenn man auch die Kältemaschine weglässt, kann der Betreiber die Investition um mehr als ein Drittel kürzen und trotzdem höchste Verfügbarkeit gewährleisten“, so Hauser.

Zu seinen Referenzobjekten zählt das Frankfurter Start-up diverse Rechenzentren an Forschungseinrichtungen, darunter das CERN und die Uni Heidelberg. Gegenwärtig laufen Verhandlungen auch mit Industriekunden. „Dabei hilft uns, dass wir schon mehrere deutsche und internationale Preise gewonnen haben“, sagt Hauser, denn die IT-Verantwortlichen großer Konzerne saßen in der Jury.

Geld verdient e³C durch die Vergabe von Lizenzen an Rechenzentren-Betreiber oder an Generalunternehmer, die solche bauen. Diese können die fällige Gebühr in einem Betrag zahlen – oder sie beteiligen den Lizenzgeber an den erreichten Einsparungen. „Wir haben schon zwei Kunden, die fünf Jahre lang einen bestimmten Anteil ihrer Stromeinsparungen an uns abführen.“ Für 2014 rechnet der Geschäftsführer mit rund 700 000 € Umsatz – und einem Gewinn. Die ersten anderthalb Jahre seit der Gründung hatten die Gesellschafter aus eigenen Mitteln finanziert. Dann gelang es private Investoren zu finden, die in zwei Tranchen rund 800 000 € anlegten.

Der deutsche Markt sei aufgrund der hohen Stromkosten besonders für energiesparende Technologien geeignet, sagt Hauser. „Aber wir sind auch an Ländern wie Indien interessiert, wo Energieeffizienz ein Riesenthema ist, weil die Stromversorgung notorisch unzuverlässig ist.“

 M. JORDANOVA-DUDA

www.e3c.eu

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