Die Kosten müssen 'runter, die Effizienz 'rauf Analysten zum Wachstum und den Trends im Markt für Rechenzentrumskühlung

Redakteur: Ulrike Ostler

Nach Angaben des Marktforschungsunternehmens Global Market Insights Inc. wächst der Markt für Rechenzentrumskühlung in diesem und den sechs Folgejahren voraussichtlich um durchschnittlich 16 Prozent, ausgehend von einem Umsatz im Jahr 2020 von 10 Milliarden Dollar. Die Angaben beziehen sich auf die kollektiven Prozesse, Tools, Techniken, Komponenten und Werkzeuge.

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Der Kühlkörper auf der Platine reicht für die Kühlung der IT in Rechenzentren nicht. Die Analysten beobachten weltweit zudem einen Schwenk von luftgekühlten Systemen hin zu Flüssigkeits-basierten Kühltechniken.
Der Kühlkörper auf der Platine reicht für die Kühlung der IT in Rechenzentren nicht. Die Analysten beobachten weltweit zudem einen Schwenk von luftgekühlten Systemen hin zu Flüssigkeits-basierten Kühltechniken.
(Bild: analogicus auf Pixabay)

Die Kosten für die Kühlung von Rechenzentren machen einen beträchtlichen Teil des Gesamtenergieverbrauchs in Rechenzentren aus. Die Eigentümer von Rechenzentren sind daher bestrebt, dieses Kostenproblem durch den Einsatz wirtschaftlicher und effektiver Kühllösungen in den Griff zu bekommen.

Laut Global Market Insights lässt sich das Marktwachstum auf rund 30 Milliarden Dollar im Jahr 2027 für einen Großteil auf die hohe Nachfrage nach flüssigkeitsbasierten Kühltechnologien in Rechenzentren zurückführen. Darüber hinaus sei die Zunahme an Hyperscale-Rechenzentren für die Nachfrage verantwortlich.

Diese wiederum hängen an der Ausweitung von Cloud-Diensten; denn diese verzeichnen einen erheblichen Anstieg der Verbraucherdaten. Dazu kommt die steigende Nachfrage KI, IoT und Big-Data-Analytik in verschiedenen Branchen. Ferner verzeichnen die Analysten einen wachsenden Trend zu Hochleistungsrechnern in Europa und im asiatisch-pazifischen Raum sowie wachsende Investitionen in den IT- und Telekommunikationssektor in Südamerika dem Nahen Osten und Afrika.

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Dazu aber komme auch, dass Regierungsinitiativen auf der ganzen Welt die Verringerung des Kohlendioxidausstoßes von Anlagen mit hoher Leistungsdichte fordern und das beschleunige die Entwicklung des Marktes. So schreibt beispielsweise die US-Umweltschutzbehörde EPA (Environmental Protection Agency) ein Energie-Effizienzziel für Rechenzentren mit einer 20-prozentigen Verringerung des CO2-Fußabdrucks vor. Da die Kühlsysteme von Rechenzentren etwa 30 bis 60 Prozent des Energieverbrauchs ausmachen, führen die Marktteilnehmer fortschrittliche Kühltechnologien ein, um die Effizienz zu erhalten.

Die Marktbeobachter beschäftigen sich aber auch mit der Co-Location-Rechenzentren; denn die steigt weiterhin und kurbelt somit die Nachfrage nach Flüssigkeitskühlungslösungen auf dem Markt für Rechenzentrumskühlung an. Sie gehen davon aus, dass der US-amerikanische Markt für Flüssigkeitskühlung bis 2027 voraussichtlich um die 15 Prozent wachsen wird, insbesondere wegen der Entwicklung von Co-Location-Rechenzentren im Land.

Gefragt ist Flüssigkühlung

Nach Einschätzung der Analysten setzen Co-Location-Dienstleister zunehmend auf Liquid Cooling, um den Energieverbrauch zu senken. So hat beispielsweise Cyrusone Inc., einer der führenden Co-Location-Anbieter in den USA, im Mai 2020 Liquid-to-Chip-Kühlungslösungen aus diesem Grund eingeführt. Das Unternehmen hat Internet Computer Concepts (ICC) und Asetek-Technologien implementiert, um die Kosten zu senken.

Neben den Hyperscalern förderten auch die Edge-Rechenzentren die Einführung von effizienteren Kühlungslösungen. So werde der britische Markt für Rack-basierte Rechenzentrumskühlung aufgrund der zunehmenden Anzahl an Edge-Rechenzentren zur Unterstützung von IoT- und Computing-Umgebungen bis 2027 ein durchschnittliches Wachstum von 20 Prozent erreichen.

Im November 2020 eröffnete beispielsweise Proximity Data Centres, ein Anbieter von Edge-Co-Location-Produkten, drei Edge-Rechenzentren in Liverpool, Chester und Coventry. Diese High-Density-Rechenzentren nutzen die In-Row-Kühltechnik, nach Angaben der Analysten aus Gründen der Wartungsfreundlichkeit, Zuverlässigkeit und verbesserte Energie-Effizienz. Im Vergleich zu herkömmlichen raumbasierten Systemen benötigten die In-Row-Kühlsysteme weitaus weniger Platz und bieten mehr Raum für die IT-Ausrüstung.

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Insbesondere Telekommunikationsanwendungen würden im Prognosezeitraum ein hohes Wachstum auf dem Markt für Rechenzentrumskühlung verzeichnen. Führende Unternehmen wie AT&T Inc., Verizon Communications Inc. und BT Group PLC investierten in Rechenzentren, um die riesigen Datenmengen zu speichern.

Dies hat zu einem Anstieg der Marktnachfrage nach Energie-effizienten Kühlsystemen für Rechenzentren geführt, um die Wärme effektiv abzuführen. Auch hier fördert der Wunsch nach hoher Effizienz die IT-Branche zur Einführung von Flüssigkeitskühlungslösungen.

Markets and Markets

Die Analysten von Markets and Markets beurteilen die Entwicklung im Markt für Datacenter-Kühltechnik ähnlich, wenngleich ihre Zahlen etwas niedriger liegen (siehe: Abbildung 2). Nach ihren Angaben wächst der globale Markt voraussichtlich von 9,4 Milliarden Dollar im Jahr 2020 auf 15,7 Milliarden Dollar im Jahr 2025, mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 10,7 Prozent im Zeitraum von 2020 bis 2025.

Auch sie sehen die Hauptgründe für das Wachstum des Marktes in der Effizienzsteigerung, insgesamt wachsende Ausgaben für Rechenzentren, einen deutlichen Anstieg der Rechenzentrumsbauten und ihrer Leistungsdichte, die steigende Nachfrage nach kostengünstigen Lösungen für Rechenzentren und die zunehmende Bedeutung von umweltfreundlichen Lösungen.

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Große Rechenzentren seien in der Lage, die Betriebs- und Kapitalkosten für die Kühlung zu senken, indem sie auf Chiller verzichteten und Frischlufttechniken verwendeten. Darüber hinaus nutzten sie Kühlungslösungen wie adiabatische Kühlung, mit deren Hilfe sich die Betriebskosten weiter senken ließen.

Baukosten und Betrieb

Die Baukosten für Rechenzentren werden auf bis zu 1.000 Dollar pro Quadratfuß (0,092903 Quadratmeter) oder 40.000 Dollar pro Rack geschätzt. Einige Anbieter böten jedoch innovative Lösungen an, die die Einrichtung von Kühlsystemen für Rechenzentren mit geringfügigen Änderungen an den bestehenden Rechenzentrumseinrichtungen und zu relativ geringen Kosten ermöglichten. Die Analysten erwarten, dass die hohen Bau- und Wartungskosten voraussichtlich dazu führen werden, dass sich der Markt für Rechenzentrumskühlung konsolidiert.

Weiterhin sehen die Analysten eine vielversprechende Zukunft für den Einsatz von „Kühlmodulen“. Denn diese erlaubten Kosteneinsparungen von bis zu 30 Prozent und seien zu 60 Prozent schneller implementiert. Die Gründe liegen in der vereinfachten Planung, höherer Zuverlässigkeit, Flexibilität, schnellerer Bereitstellung und in einer verbesserten Gesamteffizienz. Solche Kühlungsmodule würden zunehmend in Rechenzentren mit Platzmangel und begrenztem Budget eingesetzt.

Dazu passt die Erkenntnis, dass das Segment der Reihen-/Rack-Kühlung im Prognosezeitraum von Market and Markets mit dem höchsten durchschnittlichen Wachstum prognostiziert wird. Diese Art der Kühlung trage dazu bei, die Luftströmungswege in den Rechenzentren zu verkürzen. Dadurch werden nicht nur der Strombedarf gesenkt, sondern auch die Verschwendung eingedämmt und somit die Kühleffizienz erhöht. Wie die Analysten schreiben, werden diese Systeme in Rechenzentren aller Größenordnungen eingesetzt, in denen die Kühlung von Standalone- und High-Density-Servern erforderlich ist.

Herausforderung: Verringerung der Kohlenstoffemissionen

Auch die Analysten vom Markets and Markets bemerken, dass die Rechenzentren vor der großen Herausforderung stehen, den Kohlenstoffausstoß zu verringern. Schätzungen zufolge sind diese Infrastrukturen aufgrund ihres enormen Stromverbrauchs für etwa 2 bis 3 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen verantwortlich.

Somit bestehe eine der wichtigsten Herausforderungen für die Hersteller von Kühlsystemen darin, Technologien oder Kühlmittel zu entwickeln, die die Kühlwirkung in Rechenzentren verbessern und gleichzeitig die Kohlenstoffemissionen und die PUE-Werte senken können. Der Schluss: Das Segment der Flüssigkeitskühlsysteme für die Kühlung von Rechenzentren wird während des Prognosezeitraums mit dem höchsten Durchschnittswert wachsen. Denn die Flüssigkeitskühlsysteme böten Vorteile wie Kühlung zu geringeren Energiekosten im Vergleich zu Luftkühlsystemen sowie geringere Geräuschpegel, die von Geräten wie Lüftern in Luftkühlsystemen ausgehen.

Wie auch Global Market Insights schreiben die Marktforscher von Markets and Markets einen Großteil der Nachfrage den großen Rechenzentren zu, mit einer Fläche von 2.323 Quadratmeter und mehr. Denn hier, in Rechenzentren mit hoher Dichte, schlägt insbesondere zu Buche, dass eine größere Menge an Wärme abzuführen ist, was Energiekosten verursacht.

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Doch auch die Forschung an Hochschulen und in der Industrie tragen ihren Anteil bei. Es wird geschätzt, dass das Segment Forschung und akademische Industrie während des Prognosezeitraums ein hohes Wachstum auf dem Markt für Rechenzentrumskühlung verzeichnen wird. HPC-Rechner und Supercomputer ersetzten zunehmend die traditionellen durch fortschrittliche Rechenzentren, die mit hoher Energie-Effizienz arbeiten. Sie setzen dabei auf innovative Kühllösungen in den Bereichen Computer Room Air Handler (CRAH), Cold-Door-, In-Row- und Rack-Kühlung.

Bezogen auf die globale Verteilung der Investitionen in Rechenzentrumskühlung liegt der asiatisch-pazifische Raum vorne. Die steigende Nachfrage führt Markets and Markets in erster Linie auf die zunehmenden Investitionen der Öffentlichen Hand zurück sowie auf Projekte in Banken und Telekommunikation. Außerdem treibt hier der IT- und Digital-Commerce-Sektor den Datenverkehr in die Höhe.

Die Entwicklung in Europa

Graphical Research hat sich auf die Entwicklung in Europa konzentriert. Der Prognosezeitraum sind die sechs Jahre zwischen 2018 und 2024; das durchschnittliche Wachstum liegt nach der Schätzung dieser Marktbeobachter bei 12 Prozent, ausgehend von einem Umsatz in Höhe von 3 Milliarden Dollar im Jahr 2017.

Der europäische Markt für die Kühlung von Rechenzentren wird durch die sich schnell entwickelnde IT-Infrastruktur und die steigende Zahl von Rechenzentren angetrieben. Auch hier werden vermehrt Hyperscale-Anlagen für die Speicherung von Industriedaten eingesetzt. Die wachsende Präsenz multinationaler Unternehmen und die zunehmende Zahl von Kundendaten sind die Hauptfaktoren, die für die zunehmende Verbreitung von Mega-Anlagen verantwortlich sind.

Diese Unternehmen investieren viel Geld in die Verwaltung ihrer Infrastruktureinrichtungen, zu denen auch Installationsdienste gehören. Schneider Electric SE beispielsweise bietet verschiedene Installationsdienste an, darunter Montage- und Inbetriebnahmeservices mit Hilfe von zertifizierten Servicefachleuten.

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Auf dem europäischen Markt ist die Rack-basierte Technik gefragt, da die Systeme die von den Geräten erzeugte Wärme effizienter auffangen und neutralisieren, bevor sie die Raumumgebung erreicht. Auch die Analysten von Graphical Research sehen den Grund darin, dass diese Systeme die geeigneten Techniken für Anwendungen mit hoher Dichte bieten, bei denen eine Mindestkühlleistung von etwa 6 bis 7 Kilowatt erforderlich ist. Sie liefern den Hinweis: „Mit den hochdichten In-Row-Kühleinheiten können Betreiber ihre Serverkapazität erhöhen, indem sie die Gesamtfläche der Infrastruktureinrichtungen reduzieren.“

Zu den Hauptakteuren auf dem europäischen Markt zählen die Marktbeobachter Cool-IT Systems Inc, Rittal GmbH & Co. KG, Daikin Industries, Black Box Corporation, Data Aire Inc., Schneider Electric SE, Nortek Air Solutions LLC, Delta Group, Adaptiv COOL und Airedale International Air Conditioning.

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Fallstricke und Herausforderungen

Die Analysten nennen beispielsweise Folgendes:

  • Pandemie
  • Unter- oder Überschätzung des Kühlungsbedarfs
  • Erfordernis einer speziellen Infrastruktur und höhere Investitionskosten
  • Phantom-Leckagen

Absatzschwächung durch die Pandemie

Global Market Insights geht davon aus, dass die Pandemie erhebliche Auswirkungen auf die Ausgaben für Rechenzentren und damit auf den Markt für die Kühlung von Rechenzentren hat. Denn sie wirkt sich auf alle Endnutzerbranchen aus, auch auf den IT- und Telekommunikationssektor. Insbesondere in den ersten sechs Monaten des Jahres 2020 gab es einen erheblichen Rückschlag beim Bau und Umbau von Rechenzentren. Die Ausgaben von Großunternehmen und Dienstleistern für die Entwicklung und Wartung von Infrastrukturen sind eingeschränkt worden und damit die Nachfrage nach Lösungen und Dienstleistungen für Rechenzentren im Jahr 2020.

Laut Gartner wird jedoch trotz der Verlangsamung der Ausgaben für Rechenzentren im Jahr 2020 aufgrund von COVID-19 ein Anstieg der Endnutzerausgaben für Rechenzentrumsinfrastruktur im Jahr 2021 erwartet. Die meisten IT-Unternehmen hatten die Erweiterung oder den Bau von Rechenzentren im Jahr 2020 auf Eis gelegt, bis sich der Markt von den negativen Auswirkungen von COVID-19 erholt hatte. Es wird jedoch erwartet, dass das Wachstum der Rechenzentren im Jahr 2021 wieder anzieht, wenn die Mitarbeiter der Unternehmen wieder vor Ort sein können.

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