Teil 2 – Eisspeicher als Teil des Energiesystems Eisspeicher für Rechenzentren – von Kühllasten bis zur Sektorenkopplung

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Max Bögl GmbH & Co. KG Bauunternehmung

dc-ce RZ-Beratung Berlin, Frankfurt, Erding

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Ein Eisspeicher kann mehr, als Kühllasten zu verschieben. Richtig eingebunden, lässt er sich mit der Versorgung von Nebenflächen, vorhandener Infrastruktur und Wärmenetzen verknüpfen.

Im ersten Teil dieser Serie haben wir gezeigt, wie sich mit einem Luft-Eisspeicher Kälte zeitlich verschieben lässt: Günstige Außenbedingungen können genutzt werden, um thermische Reserven aufzubauen und die Kälteerzeugung während ungünstiger Betriebsstunden und Lastspitzen zu entlasten. Auch die unterirdische Integration der Speichermodule sowie die mögliche thermische Nutzung ohnehin vorhandener Wasserbehälter eröffnen interessante Ansätze für Rechenzentrumsstandorte.

Doch thermische Speicherung lässt sich noch weiterdenken. Betrachtet man nicht nur die unmittelbare IT-Kühlung, sondern das Rechenzentrum als gesamtes Energiesystem, ergeben sich zusätzliche Einsatzmöglichkeiten – von der Versorgung weiterer Gebäudebereiche bis hin zur Einbindung in übergeordnete Wärmeversorgungskonzepte.

Nicht nur die IT benötigt Kälte

Bei Rechenzentren konzentriert sich die Diskussion verständlicherweise auf die hochverfügbare Kühlung der IT-Flächen. Ein Standort besteht jedoch nicht nur aus White Space und Servertechnik, sondern ebenso aus Büros, Leitständen, Besprechungs- und Sozialräumen, Lagerflächen, Werkstätten und weiteren Nebenbereichen, die im Winter beheizt und im Sommer gekühlt werden müssen.

Auch hier kann ein Luft-Eisspeicher sinnvoll eingesetzt werden, ohne dass er die zentrale IT-Kälteversorgung ersetzen muss. Denkbar ist beispielsweise eine Aufgabenteilung, bei der die hochverfügbare Kälteanlage weiterhin die IT versorgt, während der thermische Speicher Lastspitzen unterstützt und gleichzeitig ein separates Wärme- und Kältesystem die übrigen Gebäudebereiche übernimmt.

Ein einzelnes Speichermodul wird mit rund 80 Kilowatt (kW) Kühlleistung sowie etwa 700 Kilowattstunden (kWh) sensibler und 1.500 kWh latenter Speicherkapazität angegeben; mehrere Module können zu größeren Systemen kombiniert werden.

Für sehr große Rechenzentren oder Hyperscaler ist der Luft-Eisspeicher deshalb nicht automatisch als Ersatz der zentralen Kälteversorgung zu verstehen. Seine Stärke kann vielmehr darin liegen, gezielt einzelne Aufgaben innerhalb des Gesamtsystems zu übernehmen – beispielsweise die Versorgung von Nebenflächen, die Verschiebung von Kühllasten oder die Entlastung der Kälteerzeugung während ungünstiger Betriebsstunden.

Eine zusätzliche Stellschraube für die Planung

Thermische Speicherung verändert letztlich eine grundlegende Frage der Rechenzentrumskühlung. Neben der klassischen Aufgabe, Kälte möglichst effizient und sicher bereitzustellen, stellt sich zusätzlich die Frage, wann diese Kälte tatsächlich erzeugt werden muss.

Sind nachts ausreichend günstige Außenbedingungen vorhanden? Gibt es Park- oder Verkehrsflächen, unter denen Speichervolumen angeordnet werden kann? Lassen sich bestehende Wasserbehälter thermisch nutzen? Welche Gebäudebereiche können separat versorgt werden und welchen Anteil einer Spitzenlast könnte ein Speicher übernehmen?

Nicht jede dieser Möglichkeiten ist für jedes Rechenzentrum sinnvoll, doch gerade deshalb lohnt es sich, thermische Speicherung bereits in einer frühen Planungsphase mitzudenken. Ob daraus ein wirtschaftlich und technisch überzeugendes Konzept entsteht, hängt von Kühllast, Temperaturniveau, Standort, Flächenangebot und Betriebsstrategie ab.

Vom Kältespeicher zur Sektorenkopplung

Die Abwärme von Rechenzentren wird häufig noch als Nebenprodukt betrachtet, obwohl sie in vielen Fällen einen erheblichen Baustein zukünftiger Wärmeversorgungssysteme darstellen kann. Gerade weil sich Rechenzentren oftmals in der Nähe von Siedlungsgebieten befinden, eröffnet sich hier die Chance, die kontinuierlich anfallende Abwärme im Megawattbereich für die kommunale Wärmeversorgung nutzbar zu machen. Mit zunehmendem Ausbau der Rechenzentrumslandschaft wird diese Form der Sektorenkopplung weiter an Bedeutung gewinnen.

Dc-ce-RZ-Beratung und Max Bögl verfolgen daher einen ganzheitlichen Ansatz, bei dem Rechenzentrum, Energieerzeugung, Wärmespeicherung und Wärmeverteilung von Beginn an als zusammenhängendes System betrachtet werden. Dadurch können nachhaltige und wirtschaftliche Versorgungslösungen geschaffen werden, bei denen Max Bögl von der Planung über die Errichtung bis hin zur Anbindung von Quartieren und Ortschaften an ein kaltes oder niedrig temperiertes Wärmenetz als Generalunternehmer zur Verfügung steht.

Über das Autorenduo:
Kai Hartmann (dc-ce RZ-Beratung GmbH & Co. KG) bringt über 20 Jahre Erfahrung in der Planung von Kälte- und Klimatechnik mit. Sein Fokus liegt auf Sektorenkopplung und der Frage, wie Energie- und Versorgungssysteme von Rechenzentren intelligent zusammenspielen.

Bildquelle: dc-ce RZ-Beratung GmbH & Co. KG

Florian Czerwek (Firmengruppe Max Bögl)) ist Umweltingenieur und Experte für innovative Wärme- und Kälteversorgung. Als Gruppenleiter Luft-Eisspeicher Bögl liegt sein Fokus auf intelligenten Energie- und Speicherkonzepten sowie der effizienten Kopplung von Wärmequellen, Wärmepumpen und thermischen Speichern.

Bildquelle: Florian Czerwek (privat)