Datacenter-Stromversorgung ohne Umwege Das erste Rechenzentrum in einer Windmühle läuft und die Kundschaft ist happy

Gelegentlich ist es für Rechenzentren in Ballungsgebieten schwierig, an genug Strom zu kommen. Dass es auch anders und vernünftiger geht, zeigt ein Pilotprojekt in Paderborn. Es integriert ein Co-Lokation-Rechenzentrum direkt in den Fuß einer Windenergieanlage von Enercon.

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Das Umland von Paderborn ist windreich. Das hat auch die Energiebranche erkannt und dort eine ganze Reihe von Windparks errichtet. In diesem Monat kann der Kreis Paderborn feiern. Denn übers Jahr gerechnet versorgt er sich vollständig mit Ökostrom – einschließlich aller Industrie- und gewerblichen Unternehmen.

Dennoch kommt es immer wieder vor, dass die Turbinen bei starken Winden und somit zu viel Strom im Angebot abgeregelt werden müssen. In das Netz einspeisen zu wollen und es nicht zu können, ist ärgerlich und bedeutet Energieverschwendung.

Derzeit lässt sich der Strom wegen des zu langsamen Netzausbaus nicht in bedarfsreiche Gegenden abführen. Auch die Bewohner der nahegelegenen Gemeinde Lichtenau können nicht auf Kommando den gesamten Strom verbrauchen.

Zu viel Strom und keine Abnehmer

Der regionale Provider Westfalen Wind hat seit 2011 etwa 80 Windkraftanlagen gebaut und rund 350 Megawatt Anschlussleistung in der Betriebsführung. Unter anderem gehört dem Unternehmen der Windpark Asseln bei Lichtenau.

Die Bewohner von Lichtenau profitieren von dem Windpark in ihrer Nähe unter anderem durch einen vergleichsweise niedrigen Strompreis von nur 19 Cent pro Kilowattstunde. Patrick Georg, Projektleiter Bau Windparks bei Westfalen Wind, erläutert: „Wir wollen, dass die Menschen hier etwas davon haben, dass wir diese Anlagen bauen.“ Doch die Frage, wie man den regional produzierten Strom erzeugungsnah verbrauchen kann, lässt sich so allein nicht beantworten.

Findigen Ingenieuren und Wissenschaftlern ist diese Verschwendung ebenfalls schon lang ein Dorn im Auge. Ideal wäre, so überlegte sich Gunnar Schomaker, der am Software Innovation Campus Paderborn (SICP) des Universität Paderborn tätig ist sowie Mitbegründer und Ideengeber der Westfalen Wind IT GmbH & Co. KG, die Verbraucher möglichst nah zum Erzeuger zu holen.

Es sei daher eine naheliegende Idee, ein Energie-intensives Rechenzentrum in den riesigen Turm einer Windenergieanlage einzubauen, so Schomaker. Dadurch ergebe sich eine sinnvolle Symbiose aus Windenergie-Anlage und Rechenzentrum. Doch von der Idee bis zur tatsächlichen Umsetzung dauerte es einige Jahre.

Der Windcore-Prototyp läuft

Im Fuß einer Enercon-115-Windenergie-Anlage entstand der Prototyp eines Rechenzentrums, ein „Windcore“, so die Markenbezeichnung. Derzeit sind Windcores ausschließlich für Windenergie-Anlagen von Enercon konzipiert. Der Stahlbetonturm einer 115er Ankage mit rund 3 Megawatt Leistung hat am unteren Ende einen Innenraum mit einem Durchmesser von rund 13 Metern viel mehr Platz als der Transformator und der Betriebsfahrstuhl der Windturbine benötigen.

Dieser freie Raum wurde als eine gute Grundlage für die Aufstellung von IT-Systemen bewertet. Aufgebaut wurde der Prototyp eines Co-Location-Rechenzentrums, in dem Platz plus Infrastruktur für den Aufbau eigener Rechner und Strom gegen Entgelt zur Verfügung steht.

Der Strom für die Systeme kommt quasi direkt von oben. Bei Bedarf könnte die gesamte Leistung von 3 Megawatt dem Datacenter zur Verfügung gestellt werden oder die Batterien der integrierten USV-Anlage laden. Laut Patrick Georg, Projektleiter Bau Windparks bei Westfalen Wind, „reicht der Strom aber auch bei Schwachwind zu 90 Prozent aus, um die Anlage zu powern.“

Das Rechenzentrum ist derzeit ausgelegt auf einen Strombedarf von rund 60 Kiolowatt (vier Racks zu je 15 Kilowatt). Bricht trotz aller Einbindung in die Stromnetze die Versorgung zusammen, sorgt eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung von Socomec, die demnächst gegen solche von Delta ausgetauscht werden, mit ihren Bleigelbatterien für eine Überbrückungsperiode von 20 Minuten, in denen die Systeme heruntergefahren werden können. Allerdings passt sich Westfalen Wind IT als Provider in der Auswahl der USVs den Präferenzen seiner Kunden an.

Tier III trotz unkonventionellem Standort

Die Anlage entspricht sicherheitstechnisch einem Tier-III-Rechenzentrum – alle wesentlichen Komponenten der Infrastruktur sind n+1-fach vorhanden. Die Wände sind aus 40 Zentimeter dickem Stahlbeton, die Ein- und Ausgänge Video-gesichert. Die IT-Racks stecken jeweils in einer Art Panzerschrank, dem „DC IT-Safe“, den ProRZ geliefert hat. Die Systemintegration übernahm Datentechnik Moll.

Telekommunikativ ist das Rechenzentrum über Glasfaser von 1 Gigabit pro Sekunde von der Deutschen Telekom angebunden, Provider ist aber Innofactory. Eine Richtfunkverbindung wird parallel betrieben.

Die Kühltechnik besteht aus in die DC-IT-Safes integrierten und mit einem Wasser-Glykol-Gemisch gefüllten „Coolblades“. Teile der Kühlanlage wurden oberhalb der USVs auf einem Stahlgerüst untergebracht. Nach außen wird die Wärme über einen Freiluft-Tischkühler abgegeben, die einzige RZ-Komponente außerhalb des Turmes.

Bei höheren Außentemperaturen hilft eine im Rechenzentrum stehende Kältemaschine, die gewünschte Eingangstemperatur sicherzustellen. Die derzeit testweise genutzte Eingangstemperatur ist 21 Grad Celsius, die Ausgangstemperatur liegt bei 29 Grad Celsius. Angestrebt wird eine PUE (Power Usage Effectiveness) von 1,2, doch lässt sich laut Westfalen Wind-IT-Geschäftsführer Fiete Dubberke dazu erst nach einem Jahr Betrieb eine seriöse Bewertung abgeben.

Das Rechenzentrum ist unter anderem über zwei separate 110-Kilovolt-Leitungen mit der Stromtransportinfrastruktur von Westnetz und andererseits mit der von Avacon verbunden. Die Versorgungsqualität für Strom ist somit weit höher als die TÜV VK3 Zertifizierung der technischen Anlage fordert. Die Panzerschränke und die USV stehen auf dem Boden der Windenergie-Anlage. Der vorhandene Raum reicht ohne Probleme aus.

Die ersten Kunden sind eingezogen

Geboren wurde die Idee im Jahr 2011. 2016 erstellte das SICP eine Machbarkeitsstudie, Anfang 2017 wurde das Projekt Windcores von der Westfalen Wind IT ohne Fördermittel finanziert und umgesetzt. 2018 zogen die ersten Kunden in das Co-Location-Rechenzentrum ein: Der Cloud-Provider Teuto.net aus Bielefeld, spezialisiert auf Open-Source-Services, hostet hier Systeme, bald kommt auch Green IT, ein Systemhaus aus Dortmund, hinzu.

Außerdem wird auch die Universität Paderborn ab diesem Monat einige Systeme in der Windenergie-Anlage betreiben und gleichzeitig erforschen, wie die IT-Anlage sich auf die Netzstabilität auswirkt und was sie leistet. Alle Kunden profitieren von einem sehr niedrigen Strompreis von 15 Cent pro Kilowattstunde. Der erste Prototyp hat also seinen Betrieb aufgenommen.

Weder an der Windenergie-Anlage noch an den IT-Systemen mussten für den Einbau besondere konzeptionelle Veränderungen vorgenommen werden. „Wir mussten allerdings den Hersteller der Anlagen davon überzeugen, dass auch nach Einbau der IT-Systeme und Gewerke die Standsicherheit, die Brandlast und weitere rechtliche Anforderungen erfüllt werden“, sagt Georg. Zudem war Enercon der Gedanke, Zusatzaggregate in der Windanlage zu betreiben, anfangs ganz schlicht sehr ungewohnt – das sieht nun anders aus.

Wie geht es nun weiter? „Wir denken bereits über neue Prototypen nach“, sagt Dubberke. Beispielsweise könne man durchaus Konzepte entwerfen, die in Windanlagen anderer Hersteller mit etwas schmalerem Fuß Platz finden.

Der Windenergie- und IT-Spezialist deutet zudem an, dass der Pilot dazu dienen soll, weitere Kunden und Partner zu überzeugen. Zunächst steht aber der Ausbau der Rechenzentrumsanlage auf 40 bis zu 60 konventionellen Racks an - schon kein kleines RZ mehr und ein Strompreis von 0,15€ kW/h wird hier wahrscheinlich neben dem guten Gewissen wegen der Nutzung Kohlendioxid-freier Energie zu einem starken Argument hinsichtlich der Betriebskosten.

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