Im Jahr 2023 waren Rechenzentren und Datenübertragungsnetze für einen Prozent der energiebedingten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Und um ein Netto-Null-Ziel zu erreichen, müssen die Emissionen bis 2030 um die Hälfte sinken. Insbesondere die Kühlung von Rechenzentren wird oft als besonders energieintensiv hervorgehoben und erfordert daher besondere Aufmerksamkeit.
Hyperscaler vs. Lightweight Edges
Schaut man auf die technischen Features von Rechenzentren im Jahr 2030, werden sich diese vor allem in zwei Richtungen entwickeln. Einerseits wird der Bau von Hyperscale-Rechenzentren weiter zunehmen, sodass bis 2030 die effektive Rechenleistung für allgemeine Zwecke und KI-Rechenleistung eines einzelnen Clusters schätzungsweise 70 EFLOPS (ExaFLOPS = 1018 Floating Point Operations Per Second) bzw. 100 EFLOPS bei einer Speicherkapazität von einem Exabyte beträgt.
Energieeffizientes Kühlen
Kühlsysteme gehören zu den größten Energieverbrauchern in einem Rechenzentrum, weshalb Innovationen notwendig sind, um den CO2-Fußabdruck zu verringern. Neben technischen Neuerungen nehmen Kühltechnologien künftig eine Schlüsselrolle für Rechenzentren ein, um die Power Usage Effectiveness (PUE) zu senken.
Die moderne Kühltechnik sollte umweltfreundlich, energiesparend, innovativ, modular und integriert sein. Darüber hinaus sollten intelligente Ansätze in Kombination mit dem Betriebszustand der IT-Systeme eingesetzt werden, um eine dynamische Anpassung und Regelung zu ermöglichen.
Bei der Rack-Kühlung werden etwa Luft-Wasser-Wärmeübertrager in die Serverschränke integriert. Hierbei ist es nicht notwendig, gesonderte Zwischenwände einzuziehen, lediglich die Raumhöhe müsste bei Bedarf angepasst werden. Diese Art der Kühlung kann bis zu 35kW Wärmelasten abführen und erreicht damit den besten Wert für die PUE. Zusätzlich stellt die Wärmerückgewinnung eine Technologie mit bisher großem ungenutztem Potenzial dar. Statt die durch IT-Komponenten erzeugte Abwärme in die Luft abzugeben, wie es aktuell oft der Fall ist, kann diese – etwa durch in den Wänden installierte Wärmetauscher oder Wärmepumpen – auch in das Fernwärmesystem gespeist und zu nahegelegenen Häusern geleitet werden.
Vom Meer bis in das Weltall
Herausforderungen wie begrenzte räumliche Kapazitäten und insbesondere der Bedarf für nachhaltigere Rechenzentren bieten auch Möglichkeiten für weitere Rechenzentrumsmodelle, wie etwa Unterwasser oder im Weltraum. Diese bieten unter anderem Möglichkeiten für Energieeinsparungen im energieintensiven Bereich der Kühlung. Rechenzentren, die unter Wasser angesiedelt sind, könnten das kalte Meerwasser als natürliches Kühlmittel nutzen. Dies ist vor allem dank der hohen Wärmekapazität von Meerwasser möglich. Ein weiterer Effekt ist, dass viele der weltweit größten Internetunternehmen und High-Tech-Clouds in Küstennähe angesiedelt sind, was niedrige Latenzzeiten bei der Datenübertragung mit sich bringt. Auch die Betriebs- und Installationskosten von Unterwasser-Rechenzentren sind aufgrund der eingesparten Landfläche und der niedrigen Energiekosten vergleichsweise gering. So wird vor der Küste Sanyas, China, derzeit das erste Unterwasser-Rechenzentrum gebaut und soll Schätzungen zufolge 122 Millionen Kilowattstunden Strom pro Jahr einsparen. Inwieweit das korrosive Salzwasser Auswirkungen auf den Austausch etwaiger Verschleißteile hat und wie es um die langfristigen Auswirkungen auf das marine Ökosystem bestellt ist, muss allerdings noch erforscht werden.
