Die Strompreise steigen unaufhaltsam, sie werden aktuellen Prognosen zufolge im Jahre 2020 im Vergleich zum heutigen Niveau für mindestens 40 Prozent höhere Energiekosten sorgen. Das könnte für einige Rechenzentren (RZ) das Ende bedeuten, denn die Data-Center-Branche arbeitet seit geraumer Zeit mit sehr knappen Margen. Die entscheidende Frage lautet daher: Amortisiert sich die Investition in grüne Technologien?
Kühlung steht im Vordergrund
RZ-Besitzer oder -Betreiber interessieren sich vor allem dann für grüne Technologien, wenn sie damit den Energieverbrauch reduzieren können. Kühlung ist ein erheblicher Einzelposten auf der Rechnung vom Energieversorger. Die meisten herkömmlichen Rechenzentren werden entweder durch Direktexpansion oder durch eine Form von Kaltwasser gekühlt.
Das Betreiben derartiger Kühlanlagen ist enorm teuer. In einem Rechenzentrum, das die IT-Systeme mit einem Megawatt Strom versorgen muss, fallen weitere 600 Kilowattstunde (kW/h) allein für die aktuellen Kühlverfahren an. Bei einem angenommen Preis von 0,12 Euro je kW/h kostet die Kühlung des Rechenzentrums demnach 630.720 Euro pro Jahr. Die gesamten Energiekosten für IT- und Kühlanlagen belaufen sich damit auf 1,68 Millionen Euro. Falls die Strompreise wie erwartet steigen, erwartet die Betreiber im Jahr 2020 eine Jahresabrechnung in Höhe von 2,35 Millionen Euro.
Kühlverfahren im Überblick
Direktexpansion - Ein geschlossenes Kühlsystem basierend auf Flüssiggas, das sich bei unterschiedlichen Temperaturen ausdehnt und zusammenzieht. Die Gase werden mit Hilfe eines externen Kompressors gekühlt und anschließend durch die Spule einer Klimaanlage geleitet, um die Luft zu erkalten. Wenn die Gase sich erhitzen, werden sie zur Kühlung zurück zum Kompressor geführt und der Kreislauf beginnt von vorn.
Kaltwasser - Wasser wird über Rohre zur der Klimaanlage geführt, in der sich eine Spule befindet. Dort kühlt das Wasser die Luft. Das erwärmte Wasser wird zurück zum Kühlsystem gepumpt (ähnlich wie bei einem Kühlschrank) und wieder gekühlt.
Freie Kühlung - Die freie Kühlung ähnelt stark der Kaltwasserkühlung. Der einzige Unterschied besteht darin, dass bei einer ausreichend niedrigen Außentemperatur die Umgebungsluft anstelle des Kühlsystems zum Abkühlen des Wassers verwendet wird.
Evaporative Kühlung - Dieses System nutzt Wasserverdampfung, um die Spule über einen offenen Kreislauf zu kühlen - etwa einen Kühlturm oder eine externe Wasserquelle wie einen See oder Fluss.
Adiabatische Kühlung - In den meisten Anwendungen adiabatischer Kühlung wird frische Luft durch einen Filter geleitet und dann eingesetzt, um die Anlagen über eine interne Strecke zu kühlen. Heiße Luft wird dann über ein Medium recycelt, das für gewöhnlich mit Wasser durchtränkt ist, und das die Luft zur Rückführung in die Kaltluftkammer abkühlt.
Frischluftkühlung - Frische Luft wird von außen angesogen und gefiltert, bevor sie zum Kühlen der Anlage verwendet wird. Normalerweise benötigt Frischluft keine zusätzliche Kühlung. Es kann aber manchmal erforderlich sein, zu kalte Luft anzuwärmen, wenn die Gefahr besteht, dass der Kondensationspunkt erreicht wird. Die Frischluftkühlung kann eingesetzt werden, wenn die Temperatur der Umgebungsluft unter der empfohlenen Betriebstemperatur der zu kühlenden Anlage liegt (normalerweise 28 Grad Celsius).
Freie Kühlung: Außentemperatur nutzen
Die Kosten für die Installation einer Kühlanlage schwanken von Land zu Land. Grob geschätzt betragen sie bei kompletter Installation mit allen Pumpen, Rohrleitungen und Computerraum-Klimaanlagen durchschnittlich etwa 750.000 Euro. Die Ergänzung der herkömmlichen Installation um eine freie Kühlanlagen, die das Kühlwasser mit Hilfe der Außenluft erkaltet, wenn diese unter einer festgelegten Temperatur liegt, kostet rund 30 Prozent beziehungsweise 225.000 Euro mehr.
Dieser Betrag amortisiert sich bei einer eher vorsichtig geschätzten 20-prozentigen Energiekosteneinsparung in weniger als zwei Jahren. In Westeuropa steht die freie Kühlung durch eine niedrige Außentemperatur an durchschnittlich über 333 Tagen oder 8.000 Stunden pro Jahr zur Verfügung. Das Einsparpotenzial ist also enorm.