Gleichstromversorgung und Flüssigkeitskühlung für Rechenzentren

Auf den „Consultant Days – Next Level Data Center Engineering“ am vergangenen Dienstag (14. April) in Frankfurt ging es um künftige Konzepte zur Stromversorgung und Kühlung von Rechenzentren. Die Zeichen stehen auf Gleichstrom und Flüssigkeitskühlung. cci Branchenticker war vor Ort.

Rund 70 Teilnehmer haben am 14. April in Frankfurt am Main am zweiten Termin der „Consultant Days – Next Level Data Center Engineering“ teilgenommen. Veranstalter der in diesem Jahr erstmals organisierten Vortragsreihe sind die Stulz GmbH, Hamburg, und die Unit Smart Infrastructure, Frankfurt, des Bereichs Industrial Business der Siemens AG. „Unsere Vision ist, den PUE-Wert von Rechenzentren bis zum Jahr 2040 auf unter 1,08 und den Schallleistungspegel auf weniger als 80 dB(A) zu bringen, ohne dabei Kältemittel mit einem GWP von mehr als 150 einzusetzen“, begrüßte Peter Wäsch, Head of Modular Datacenter bei Stulz die teilnehmenden Planer, Projektentwickler, Ausrüster, Generalunternehmer und Betreiber von Rechenzentren.

Als zusätzliche Antwort auf steigende Rechenzentrumsleistungen könnte bis dahin die Stromversorgung von Wechselstrom auf Gleichstromlösungen höchster Energiedichte umgestellt sein. „Nach gut zehn Jahren industrienaher Forschung haben wir im vergangenen Jahr erste Kundenanlagen in Betrieb genommen – auch für die Rechenzentrumskühlung“, berichtete Siemens-Portfoliostrategiemanager, Joachim Seidl, der zugleich Boardmember der Open DC Alliance „At the end it’s DC“ ist.

Im Bereich der Luftkühlung konnte Stulz bereits erste Projekte mit 800 V DC anstelle von Wechselstrom im Markt platzieren. „Allerdings handelt es sich dabei um eher kleinere Installationen unterhalb von 50 kW Kühlleistung, die zumeist für Universitäten und Forschungseinrichtungen mit eigener Stromversorgung aus Windkraft oder Solarenergie realisiert wurden“, schränkte Norbert Wenk, Leiter globales Produktmanagement bei Stulz, ein. Im Bereich leistungsstärkerer CDUs befinde man sich mit der Gleichstromversorgung noch im Prototypenstatus. Aber erste Tests für den Betrieb einer Coolant Distribution Unit (CDU) mit 800 V DC Leistung seien terminiert. Aufgabe der CDU ist die Systemtrennung zwischen dem Facility Water System (FWS) mit Kaltwassererzeuger und Rückkühler sowie dem Technical Water System (TWS) zur Flüssigkeitskühlung der Server. Sie muss jederzeit die zur Wärmeabfuhr erforderliche Wassermenge bereitstellen

Ganz unabhängig von der Art der Stromversorgung dreht sich bei Projekten zur Rechenzentrumskühlung laut Wenk alles um die Kernfrage, welchen Chip und welchen Server der Betreiber einzusetzen plant. Denn der Produktlebenszyklus einer Chip-Generation betrage nur etwa zwei bis drei Jahre. „Und mit jeder neuen Generation steigen die Anforderungen an die Kühlung“, sagte Wenk. An Flüssigkeitskühlung führe dabei kein Weg vorbei – und doch werde die Luftkühlung weiter ihre Daseinsberechtigung haben. Noch nicht in die Praxis durchgedrungen ist laut Wenk, dass beispielsweise der weltweit führend Hersteller Nvidia seine Chips inzwischen bis Temperaturen von 45 °C freigegeben habe. „Die Mehrheit der Projekte wird mit Temperaturen zwischen 25 und 35 °C geplant“, sagte Wenk. Der Grund dafür: intensives Sicherheitsempfinden. Denn klar ist, je geringer die Temperatur in einem Rechenzentrum ist, desto sicherer ist dessen Betrieb. Doch geht das zu Lasten des Energieverbrauchs.

„Für ein Rechenzentrum am Standort Hamburg bewirkt schon eine Temperaturerhöhung um 4 K von 30 auf 34 °C, dass die Betriebsstunden des Wasserkühlsatzes durch die erweiterte Möglichkeit der freien Kühlung von 231 auf nur noch 44 Stunden sinken“, rechnete Stulz-Serviceleiter Achim Pfleiderer vor. Zusätzlicher Energiesparhebel sei, dort, wo es möglich ist, den Doppelbodendruck für die Luftkühlung von 50 auf 25 Pa zu senken. Beides zusammen führt etwa zu einer Halbierung des Energiebedarfs und damit der Betriebskosten, so Pfleiderer. Wobei etwa 80 % der Einsparung auf die Temperaturerhöhung und 20 % auf die Druckabsenkung entfielen.

Um diese Potenziale zu erschließen, bedarf es einer ganzheitlichen Planung, bei der die Kälteleistung an die IT-Leistung anpassbar ist. „Neben einer gut durchdachten Freikühlungsstrategie, einer intelligenten Luftführung und homogenen Räumen mit klarer Warm- und Kaltgangtrennung schließt das hocheffiziente, skalierbare Komponenten ein“, schrieb Pfleiderer den Teilnehmern ins Pflichtenheft. Oder, wie es Wäsch sagte: „Skalierung in Stufen statt Big Bang.“

Die von Stulz und Siemens gemeinsam veranstaltete Reihe beleuchtet in fünf weiteren Städten aktuelle Herausforderungen und Lösungsansätze. Ehe die Veranstaltungsreihe im Herbst fortgesetzt wird, gibt es vor der Sommerpause noch zwei Termine:

• 6. Siemens AG, München
• 6. Deutsches Fußballmuseum, Dortmund

Mehr dazu hier.

Save the date: Organisiert von cci Dialog findet außerdem am 29. und 30. September die Fachtagung „Rechenzentrumsbetrieb 360° – Fokus Kühlung & Regulatorik“ einschließlich geführtem Besuch eines Colocation/Hyperscale-Rechenzentrums in Frankfurt am Main statt. Weitere Informationen folgen.

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