Schadstoffarme Batterien, Grünstombezug, Gleichstom und Wärmelieferung - ein Datacenter entsteht Datahall plant innovatives, Energie-optimiertes Rechenzentrum in Halle

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DataHall konzipiert in Halle (Saale)ein Rechenzentrum, das schon im Konzept die Grenzen zwischen Energie- und Datenwirtschaft überwinden soll. Von der Energiegewinnung über den Energietransport bis zur Energiespeicherung gehorcht alles dem Ziel, keinen Strom zu verschwenden und gleichzeitig höchste Rechenleistung zu bieten.

Halle ist bisher nicht bekannt als exponierter Datacenter-Standort, könnte aber in ein paar Jahren zumindest als diesbezüglich innovativ ins Gespräch kommen. Wenn alles läuft wie geplant, entsteht dort ab 2026 ein neuartiges RZ-Campus, der von A bis Z auf optimale Energienutzung bei höchster Rechenleistung ausgerichtet ist.

Geschäftsführer Christoph Wegner: „Ich baue seit vielen Jahren Rechenzentren. Diesmal wollte ich selbst ein Konzept entwickeln, das über die klassischen Grenzen des Rechenzentrums hinauswirkt. Wir müssen das Rechenzentrum als Teil eines größeren Energiesystems denken.“

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Neue Wege nötig

Das gehe auf den alten Wegen nicht. Man habe, so Wegner, in den vergangenen Jahrzehnten Rechenzentren nur produktweise optimiert. Dieser Ansatz stoße derzeit in vielen Bereichen an Grenzen. Die Rechenkapazitäten stiegen massiv, die konventionellen Datacenter-Architekturen und -Kühlmethoden könnten nicht mithalten. Disruption sei gefragt.

Tatsächlich hören sich die Detailpläne, die Wegner und seine Partner für das Rechenzentrum vorhaben, so disruptiv an wie nur vorstellbar. Das beginnt schon bei der Energieversorgung: Der Strom soll aus in der Nähe reichlich vorhandenen Windenergie-Anlagen und Solarfeldern kommen.

Rechenzentren als Energiespeicher

Deren Energie-Erzeugung verpufft derzeit zu etwa fünf Prozent, weil zumindest derzeit noch leistungsfähige Leitungen zum Abtransport in Verbrauchsregionen und Speicher fehlen. Diese fünf Prozent landen anschließend auf der Rechnung der Endverbraucher – ökonomisch gesehen: vollkommen sinnlos.

DataHall will mittelfristig Teile dieser Energie abnehmen und einspeichern, um sie später, wenn benötigt, ans Netz zu liefern. Damit das ohne große Umweltbelastung funktioniert, soll ein vollkommen neuer Batterietyp eingesetzt werden.

Produziert wird diese „Organic Solidflow“-Batterie von dem deutschen Startup CMBlu. Sie verwendet als Speichermedium ungiftige Kohlenstoffverbindungen, wie es die Natur vormacht.

Nahezu schadstofffreie Batterien

Das Ganze ist ähnlich aufgebaut wie eine Brennstoffzelle. Die Elektrolyte werden in externen Tanks aufbewahrt und zum Be- und Entladen durch die Batteriemembranen gepumpt. Seltene Erden braucht diese Batterie nicht mehr, außerdem lässt sie sich, so CMBlu, nahezu unbegrenzt skalieren.

Im ersten Schritt will DataHall Batterien für 5 MW aufbauen. Das entspricht etwa 2400 qm klassischem Whitespace mit 3,5 MW Rechenleistung.

Die nächsten Schritte beim Aufbau von Stromspeichern sollen jeweils 50 Megawatt umfassen. „Unser langfristiges Ziel ist es, über mehrere Standorte die Leistung des Kohlekraftwerks Schkopau zu ersetzen“, sagt Wegner.

Das hat eine Kapazität von 0,9 GW. Allerdings muss CMBlu auch für die 5 MW, die Datahall demnächst benötigt, erst einmal seine Produktionskapazitäten hochfahren. Doch diesbezüglich ist Wegner guten Mutes: „Im Oktober 2023 hat der Technologiekonzern Strabag zehn Prozent der Firma für 100 Millionen Euro gekauft“, erzählt er. Auch die griechische Regierung hat 30 Millionen Euro investiert. Im März bestellte Mercedes-Benz bei dem Unternehmen.

Wandlungsverluste ade

Doch die Batterien sind nicht die einzige große Neuerung, die DataHall einführen möchte. Ein weiteres ständiges Ärgernis in Rechenzentren sind die umfangreichen Wandlungsverluste durch die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom und umgekehrt. Dem will der Datacenter-Bauer durch den konsequenten Einsatz von Gleichstrom-Hochleistungsübertragung zumindest auf dem Gelände des Rechenzentrums entgegentreten.

„Gleichstrom ist keine so exotische Technologie wie viele vermuten“, sagt Wegner. Es gebe viele bekannte Anwendungen, die schon seit Jahrzehnten damit arbeiten, etwa Straßen- und U-bahnen. Auch Photovoltaik- und moderne Windkraftanlagen arbeiten bereits mit Gleichstrom um 600 Volt, ebenso die CMBlu-Batterien. Im Zuge des Umstiegs auf Erneuerbare und Batteriespeicher gehe es nur darum, die Technologie auf den Bedarf von Rechenzentren anzupassen.

Individuell entwickelte HGÜ-Leitungen

Hier hat Wegner mit dem Gleichstrom-Spezialisten Eltek die 380V Gleichstromtechnik für IT-Anwendungen vorangetrieben, die heute unter anderem von der Telekom genutzt wird. Für dieses Jahr plant DataHall mit Ihrem Partner VESC - Vision Electric Superconductor ein Forschungsprojekt mit dem Ziel ein Supraleitungssystem fürs Rechenzentrum zu entwickeln. Weitere eigene Forschungen sollen folgen – dafür entsteht in diesem Jahr ein eigenes Gebäude in Halle, das „Experience Center“.

Schließlich ist für Rechenzentren die Abwärmenutzung ein brennend wichtiges Thema. Denn inzwischen ist ein gewisser und steigender Anteil von Abwärmenutzung vorgeschrieben, auch wenn es Karenzen gibt. Die gelten allerdings vor allem für ältere Rechenzentren, nicht für Neubauten, wie DataHall sie plant.

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Von Anfang an eingeplant: Abwärmenutzung

Aber Wegner will hier, wie auch bei anderen Fragen, gar keine Kompromisse. „Wir haben die Abwärmenutzung von Anfang an eingeplant.“ Die Abwärme fließt nämlich direkt an den Fernwärmeknoten eines benachbarten, mit Gas betriebenen Kraft-Wärme-Kopplungs-Kraftwerks der Stadt Halle mit 40 MW Leistung.

„Unsere ein bis zwei Megawatt Abwärme können wir ganzjährig liefern“, sagt Wegner. Wegen der Kapazität des Fernwärmeknotens nebenan hat er auch keine Sorgen darum, später steigende Abwärmemengen unterzubringen.

Geringer Temperaturhub

Durch die Wasserkühlung im Rechenzentrum wird das Wasser am Ausgang der Rechneranlagen eine Temperatur von etwa 60 Grad haben. Die muss im Sommer um 20, im Winter um 30 bis 40 Grad Celsius angehoben werden.

Das erledigt eine Wärmepumpe. Der geringe Temperaturhub, zum Beispiel im Vergleich zu einer Flusswasser-Wärmepumpe, sorgt für einen relativ geringen Energiebedarf der Wärmepumpe. Der sonst bei Wasserkühlung meist nötige Wärmetauscher entfällt.

DataHall plant eine Mischung aus High-Density-Colocation und eigenen KI-Rechnern, die Kunden dann als Dienstleistung für deren AI-Kalkulationen angeboten werden sollen. Auch on prem beim Kunden wären Infrastrukturbereitstellungen möglich.

Weil leistungsfähige KI-Rechner deutlich mehr Wärme abgeben als andere, denkt Wegner für die nächste Datacenter-Erweiterung bei DataHall über komplett andere Rechenzentrumsarchitekturen nach: „Heute müssen wir viel zu viel Energie für Ventilatoren aufwenden. Das geht mit einem geschickteren Aufbau auch anders.“

Turm-Design im Rechenzentrum soll Kühltechnik revolutionieren

Die Idee: Die Rechner sollen wie eine Art Turm in einem Silo aufeinandergestapelt und eingehaust werden. Sie geben dann warmes Wasser in ein Rohrnetz und warme Luft in einen Luftkanal zwischen Silowand und Rechnern ab. Dort bewegt sich das warme Medium selbsttätig nach oben, weil Warmes nun einmal aufsteigt.

Über den Rechnern liegt auf einer zusätzlichen Etage ein Raum mit dem Kühlregister. Dort wird die Abwärme geerntet und das wieder gekühlte Medium fällt von oben selbsttätig wieder in den Kaltbereich zwischen den Rechnern.

Wann diese Idee in die Realität umgesetzt werden soll, ist noch nicht ganz klar. Dass sie aber kommen wird, dessen ist sich Wegner sicher.

Mehr über forschende Rechenzentren und die Hürden auf dem Weg zum Energie-effizienten, in die Energie-Infrastruktur eingebundenen Datacenter-Welt erzählt Christof Wegner in der Podcast-Folge #44 „Ganz viele Innovationen - Datahall-Geschäftsführer Christof Wegner im Gespräch mit Ariane Rüdiger über ein neues Datacenter in Halle“ aus der Serie „Datacenter Diaries“.

Die Podcast-Folge #44 von DataCenter Diaries findet sich auf Spotify, Apple Podcasts, Deezer und Amazon Musik.

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