Wärmewiederverwendung im Rechenzentrum: So nutzen Sie überschüssige Wärme optimal

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Rechenzentren – und die darin enthaltenen Flotten heißer, ständig eingeschalteter und stromhungriger Server – produzieren viel Wärme. Administratoren arbeiten ständig daran, sicherzustellen, dass Geräte aufgrund nicht optimaler Hitze- und Luftfeuchtigkeit nicht überhitzen oder ausfallen, aber einige Rechenzentren verwenden ihre Wärme wieder, anstatt sie abzuführen.

Wärme aus Rechenzentren kann zum Klimawandel beitragen, aber Rechenzentren können den Wärmeverbrauch reduzieren oder ihn auf clevere, unschädliche Weise wiederverwenden. Viele Organisationen nutzen die von ihren Rechenzentren erzeugte Wärme wieder, um andere Einrichtungen, Häuser in umliegenden Gemeinden und sogar Fischfarmen zu heizen.

Ein erheblicher Teil der Energie, die Rechenzentren verbrauchen, dient der Aufrechterhaltung der Temperaturen. Da Rechenzentren dem Druck von Regierungen und Organisationen wie der Internationalen Energieagentur ausgesetzt sind, den Energieverbrauch zu dekarbonisieren und zu senken, um den Planeten zu schützen, könnte die Wiederverwendung der Wärme von Rechenzentren eine Lösung sein.

Aus ökologischer Sicht kann die Wiederverwendung von Abwärme, beispielsweise durch die Umleitung der Wärme zur Beheizung benachbarter Gebäude, dazu beitragen, den Energieverbrauch aus anderen Quellen zu reduzieren, beispielsweise aus einem nahegelegenen Fernwärmesystem, das einen Gaskessel nutzt. Aus wirtschaftlicher Sicht kann die Wärmerückgewinnung zu einer besseren Energieeffizienz führen, die insbesondere angesichts steigender Energiekosten langfristig zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann.

Darüber hinaus können Regierungen wie die in Frankreich und Dänemark verlangen, dass neue Rechenzentren Machbarkeitsstudien zur Nutzung überschüssiger Wärme zugunsten lokaler Gemeinden durchführen, um Baugenehmigungen zu erhalten. Für Unternehmen ist es wichtig, diesen Anforderungen eher früher als später gerecht zu werden, da sie möglicherweise auch steuerliche Anreize mit sich bringen und dazu beitragen können, Strafen, Bußgelder und Zeitaufwand für die Bewältigung bürokratischer Hürden zu vermeiden.

Anstatt heiße Luft zurück in die Atmosphäre zu leiten oder Energie zu ihrer Kühlung zu nutzen, suchen viele Rechenzentren nach kreativen Möglichkeiten, Wärme wiederzuverwenden, darunter die folgenden:

Sehen wir uns einige praktische Anwendungsfälle an, die zeigen, wie einige Unternehmen mit Rechenzentren Wärme wiederverwenden.

Meta hat in Odense, Dänemark, ein Rechenzentrum gebaut, das auf Wärmerückgewinnung und 100 % erneuerbare Energie ausgelegt ist. Ziel dieser Anlage ist es, jährlich 100.000 Megawattstunden Energie aus ihren Servern zurückzugewinnen und zu spenden. Die Wärme wird zur Beheizung eines örtlichen Krankenhauses und anderer Gebäude in der umliegenden Gemeinde über ein Fernwärmesystem umgeleitet, das die Wärme aus der Luft aufnimmt und über Kupferschlangen leitet, um Wasser zu erhitzen. Anschließend wird das heiße Wasser an Häuser und Gebäude weitergeleitet, die Heizkörper zum Heizen nutzen.

Apple plant, sein Rechenzentrum in Viborg, Dänemark, zu erweitern, um Wärme in warmes Wasser umzuwandeln, das an das örtliche Kraftwerk und sein Fernwärmesystem gesendet wird. Diese Anlage wird von Windturbinen angetrieben und die gesamte überschüssige Energie fließt zurück in das dänische Netz. Die Erweiterung würde den Bau neuer Infrastruktur erfordern, um noch mehr überschüssige Wärmeenergie für die Stadt zu gewinnen.

Das Tallaght-Rechenzentrum von Amazon in Dublin bezieht die Wärme der Server in eine Lüftungsanlage, die die Wärme in warmes Wasser umwandelt. Das Wasser wird zu einer Energiezentrale außerhalb des Lagers geleitet, wo es durch Wärmepumpen auf noch höhere Temperaturen kondensiert wird. Die Anlage spart jedes Jahr schätzungsweise 1.400 Tonnen Kohlendioxidemissionen ein und beheizt mehr als 505.000 Quadratmeter öffentliche Gebäude, 32.000 Quadratmeter Gewerbegebäude und 135 Wohnungen.

EcoDataCenter hat detaillierte Pläne zur Erweiterung seiner Anlage in Falun, Schweden, um überschüssige Wärme für die Holzpelletproduktion zu nutzen. Dieses Rechenzentrum verfügt über unterirdische Leitungen, die heißes Wasser zu einem benachbarten Blockheizkraftwerk leiten, das auch Holzpellets produziert. Um den Holzpellets Feuchtigkeit zu entziehen, legt die Anlage Sägemehl auf 20 Fuß breite Matten aus und bläst heiße Luft darüber. Anstelle von Propangaskesseln könnte die Anlage von EcoDataCenter 10 Megawatt Abwärme liefern, um diesen Trocknungsprozess zu unterstützen.

Blockheizung ist eine Gebäudetechnologie, die es Rechenzentren ermöglicht, Abwärme zur Beheizung von Gewächshäusern wiederzuverwenden. In einem Gewächshaus kann ein 200-Kilowatt-Rechenzentrum potenziell 1 Hektar bzw. 2,47 Acres beheizen, was den Anbau von mehr als 88.000 Pfund Tomaten pro Monat ohne zusätzliche Energie ermöglichen könnte. Die Technologie verwendet einen speziellen Kühler, der das Wasser kühlt, um die Temperatur des Rechenzentrums aufrechtzuerhalten. Wenn das Wasser erwärmt ist, fließt es über ein System verbundener Rohre zu einem Gewächshaus.

Die Wiederverwendung von Wärme im Rechenzentrum ist nicht so einfach wie das Umlegen eines Schalters oder das Drehen eines Reglers am Thermostat. Die Haupthindernisse für die Wiederverwendung von Wärme sind folgende:

Da die Nachfrage nach Rechenzentren weiter steigt, ist die Wiederverwendung von Wärme der Schlüssel zum Aufbau einer effizienteren und nachhaltigeren Infrastruktur und zur Reduzierung der Auswirkungen des Energieverbrauchs auf den Planeten insgesamt.