Nachhaltige Abwärme aus Rechenzentren

Die Abwärme von Rechenzentren bietet mehrere Vorteile in Bezug auf die Umwelt:

Kreislaufwirtschaft

Steigerung des Nutzungsgrads:

• Die Nutzung der Abwärme von Rechenzentren führt zu einer gesteigerten Effizienz im Gesamtsystem der Energieverwendung. Die umgeleitete Abwärme reduziert den Bedarf an zusätzlicher Energie in nachgelagerten Anwendungen, wie der Gebäudebeheizung, was zu einer effizienteren Nutzung der insgesamt eingesetzten Energie führt.

• Die Steigerung der Energieeffizienz führt zu einem geringeren Energieverbrauch und damit zu geringeren Kosten für die Betreiber von Rechenzentren.

Förderung der Kreislaufwirtschaft:

• Die Nutzung der Abwärme von Rechenzentren ist ein Beispiel für die Kreislaufwirtschaft.
• In der Kreislaufwirtschaft werden Ressourcen so effizient wie möglich genutzt, aufgewertet und wiederverwendet und somit Abfälle vermieden.

Die nachhaltige Nutzung von Abwärme aus Rechenzentren

In diesem Beispiel wird aufgezeigt wie die Abwärme aus einem Rechenzentrum (1) in einem Eisspeicher (2) zwischen gespeichert wird. Dieser Zwischenschritt hat den Vorteil, dass das angehängte Wohnquartier (3) die Wärme und Klimakälte dann beziehen kann, wenn diese benötigt wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Nutzung der Abwärme von Rechenzentren mehrere Vorteile in Bezug auf die Umwelt bietet. Die wichtigsten Vorteile sind die Reduzierung des CO2-Ausstosses, die Steigerung der Energieeffizienz, die Nutzung erneuerbarer Energien, die Ressourcenschonung und die Förderung der Kreislaufwirtschaft.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Nutzung der Abwärme von Rechenzentren auch mit Herausforderungen verbunden ist.

Herausforderungen:

Die Nutzung der Abwärme von klassischen (luftgekühlten) Rechenzentren ist nicht ohne Herausforderungen. So muss die Abwärme meist vorab aufbereitet werden, bevor sie für andere Zwecke verwendet werden kann.

Konzepte zur Nutzung der Abwärme aus wassergekühlten Rechenzentren:

Durch den Einsatz von Wasserkühlung, wie es bereits in einigen HPC (High Performance Computing) Umgebungen der Fall ist, können höhere Abwärmetemperaturen von über 60°C (im Vergleich zu 25°C-32°C bei luftkühlung) erreicht werden, was eine Einspeisung in Fernwärmenetze ermöglicht.

Aufgrund der relativ hohen Temperatur ist der Energieaufwand für die Wärmepumpe zur Erhöhung auf das benötigte Temperaturniveau entsprechend niedriger.

Konzepte zur Nutzung der Abwärme aus luftgekühlten Rechenzentren:

1. Direkte Wärmeauskopplung aus dem Kaltwasserkreislauf:

Wärmeenergie wird aus dem Rücklauf des Kaltwassersatzes (mit Temperaturen zwischen 25 und 35 °C) entzogen.
Ein Wärmetauscher dient zur Übertragung der Wärmeenergie an ein separates System, z.B. ein kaltes Nahwärmenetz.
Dieses Konzept eignet sich besonders für die Beheizung von Gebäuden in der Nähe des Rechenzentrums.

2. Heisswasserauskopplung aus Kältemaschinen:

Das heisse Kältemittelgas wird vor dem Verflüssiger der Kältemaschine abgezweigt.
Die gewonnene Wärmeenergie kann über einen Wärmetauscher an ein externes System übertragen werden.
Durch die Entlastung der Kältemaschine kann dieses Konzept gleichzeitig die Effizienz der Kälteerzeugung verbessern.

3. Parallelschaltung von Wärmepumpen:

Zusätzliche Wärmepumpen werden parallel zu den vorhandenen Kältemaschinen installiert.
Die Wärmepumpen heben das Temperaturniveau der Abwärme an, wodurch sie für verschiedene Anwendungen nutzbar wird.
Dieses Konzept ermöglicht eine flexiblere Nutzung der Abwärme, z.B. für die Fernwärmeversorgung oder industrielle Prozesse.
Jedes dieser Konzepte hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Die optimale Lösung hängt von den spezifischen Rahmenbedingungen des Rechenzentrums und den potenziellen Abnehmern der Abwärme ab.

Weitere Faktoren, die bei der Auswahl eines Umsetzungskonzepts berücksichtigt werden müssen:

• Temperatur der Abwärme: Die Temperatur der Abwärme bestimmt, welche Anwendungen möglich sind.
  
• Verfügbarkeit von Abwärme: Die Menge und Verfügbarkeit der Abwärme kann je nach Rechenzentrumsbetrieb variieren.
  
• Entfernung zu Abnehmern: Die Entfernung zu potenziellen Abnehmern der Abwärme spielt eine Rolle bei der Wirtschaftlichkeit der Nutzung.
  
• Bestehende Infrastruktur: Die vorhandene Infrastruktur im Rechenzentrum und bei den Abnehmern kann die Auswahl des Konzepts beeinflussen.

Es ist wichtig, eine detaillierte Analyse der Rahmenbedingungen durchzuführen, um das optimale Konzept für die Nutzung der Abwärme eines Rechenzentrums zu finden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Nutzung der Abwärme aus Rechenzentren einen wertvollen Beitrag zur Energiewende und zum Klimaschutz leisten kann.