IBM-Forscher

Wasserkühlung ist Kern CO2-neutraler Rechenzentren

Dr. Klaus Manhart hat an der LMU München Logik/Wissenschaftstheorie studiert. Seit 1999 ist er freier Fachautor für IT und Wissenschaft und seit 2005 Lehrbeauftragter an der Uni München für Computersimulation. Schwerpunkte im Bereich IT-Journalismus sind Internet, Business-Computing, Linux und Mobilanwendungen.
Wasserkühlung für Rechenzentren könnte eine Renaissance erleben. IBM hat eine Technik der Wasserkühlung entwickelt, mit der die von den Chips erzeugte Wärme genutzt - und sogar weiterverkauft werden kann.
Wassergekühlte Rechenzenter können eine bessere Energieeffizienz erzielen als konventionelle Datencenter, die Konzepte zur Energie-Rückgewinnung implementiert haben, behauptet Bruno Michel vom IBM Forschungszentrum in Rüschlikon bei Zürich.
Wassergekühlte Rechenzenter können eine bessere Energieeffizienz erzielen als konventionelle Datencenter, die Konzepte zur Energie-Rückgewinnung implementiert haben, behauptet Bruno Michel vom IBM Forschungszentrum in Rüschlikon bei Zürich.

In Zeiten, in denen die Energiekosten die Anschaffungskosten bei Rechenzentren über die Betriebsdauer deutlich übertreffen haben IBM-Forscher die gute alte Wasserkühlung neu entdeckt. Wasserkühlung war früher bei Mainframes Standard, um die Wärme abzuleiten, die sie erzeugten. Obwohl Wasser deutlich bessere Kühlungseigenschaften als Luft besitzt, wurde mit dem Aufkommen der Client-Server-Architekturen Wasser- durch Luftkühlung ersetzt. Heute werden selbst Mainframes mit Luft gekühlt.

Das könnte sich im Zuge der Green IT bald ändern. Nach einem Bericht der EETimes Deutschland haben IBM-Forscher die als antiquiert geltende Wasserkühlung neu entdeckt - als Kernelement für ein Konzept CO2-neutraler Rechenzentren. Der Trick klingt einfach: Während früher das zur Kühlung der empfindlichen Prozessorchips verwendete Wasser eine ziemlich niedrige Temperatur aufwies und das Ziel der Entwickler nur darin bestand, die Rechnertemperatur so niedrig wie möglich zu halten, arbeiten die IBM-Forscher jetzt mit Wassertemperaturen im Bereich von 60 bis 70 Grad Celsius.

Kühlaggregate entfallen

Eine solche Temperatur ist niedrig genug, um die Funktion des Prozessors sicherzustellen - und hoch genug, um es für Heizzwecke zu verwenden oder auf andere Weise nutzbringend zu recyclen. "Früher hatte das Kühlwasser beim Verlassen des Rechners eine Temperatur zwischen 25 und 35 Grad. Damit konnte man die Energie nicht weiter verwerten; alles was man tun konnte, war sie einem Kühler auf dem Dach zuzuführen und als Abwärme in die Luft zu pusten," erklärt ein IBM-Forscher.

Ein Kühlaggregat ist in IBMs Konzept nun nicht mehr vorgesehen. Wassergekühlte Datencenter, die diese neue "High-Grade"-Energie nutzen, die aus der hohen Wassertemperatur resultiert, können sogar eine bessere Energieeffizienz erzielen als konventionelle Datencenter, die Konzepte zur Rückgewinnung ihrer "Medium Grade"-Energie implementiert haben, behauptet Bruno Michel, Manager Advanced Thermal Packaging in IBMs Forschungszentrum in Rüschlikon bei Zürich. Die Wiederverwendung der Wärme, etwa als Raumheizung, hilft die Erzeugung von Kohlendioxid zu reduzieren oder zu vermeiden. Damit erzielen derart ausgestattete Rechenzentren eine drastisch verbesserte Klimabilanz. Bei IBM spricht man gar von "Null-Emissions-Datenzentren".

Standard-Blades bereits mit Wasserkühlung

Im Züricher Forschungszentrum führte das Unternehmen der Presse den Prototypen eines wassergekühlten Blade-Servers mit zwei Intel-Prozessoren vor. Der standardmäßige Kühlkörper nebst Lüfter war durch eine Kupferkonstruktion ersetzt, die über Bohrungen das Kühlwasser an das Prozessorgehäuse heranführte. Das Wasser wurde dann durch ein System abgeführt, in welchem ein Kühler einstweilen die Stelle eines zukünftigen Wärmenutzers einnahm. Die Konstruktion benötigt nach Angaben von IBM bereits 40 Prozent weniger Energie als ein konventionell ventilatorbestückter Server.

Die kommerzielle Verwertung der Technik sei "sehr bald" zu erwarten, hieß es. Zunächst will das Unternehmen Standard-Blades von der Stange mit normalen CPU-Chips mit seiner Kühltechnik ausstatten. Eine einfache Form der Wasserkühlung findet sich bereits bei der Server-Plattform iDataPlex. Bei IBM arbeitet man jedoch bereits an einer 3D-Chip-Technik, bei der Mikro-Kühlkanäle direkt durch den Halbleiterkörper geführt werden. Damit will man den Wärmeübergang zwischen Chip und Kühlsystem weiter verbessern und so die Energieeffizienz weiter vorantreiben. IBM gibt einen Kühleffekt von 350 Watt pro Quadratzentimeter an. Allerdings: So bald wird diese zweite Stufe der Wasserkühlung nicht marktverfügbar sein; das werde noch eine Weile dauern, hieß es bei IBM wolkig.