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Energie von Blockheizkraftwerken, Solaranlagen und Produktionsprozessen Rechenzentren mit Wärme gekühlt

Autor / Redakteur: Ludger Schmitz / Ulrike Ostler

Üblicherweise wird für die Kühlung von Rechenzentren Strom gebraucht – und zwar sehr viel. Die Kühltechnik der Berliner Invensor GmbH arbeitet mit Wärme. Das ist dort ideal, wo zum Beispiel Blockheizkraftwerke, Gas, Solaranlagen oder Produktionsprozesse diese Energie liefern.

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Ein Adsorptionssystem von Invensor beim IT-Dienstleister PDV Systems
Ein Adsorptionssystem von Invensor beim IT-Dienstleister PDV Systems
(Bild: Invensor)

Der Effekt ist vom Baden bekannt: Ein nasser Körper fröstelt an der Luft trotz schönsten Sonnenscheins. Die Verdampfung der Feuchtigkeit auf der Haut wirkt kühlend.

Dass sich dieser Effekt im großen Stil nutzen lässt, wurde schon 1878 auf der Weltausstellung in Paris vorgeführt. Eine durch Sonnenenergie angetriebene Sorptionsanlage konnte einen Eisblock erzeugen.

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Nach dem Prinzip arbeiten auch moderne Kühlgeräte: Verdampfung eines Kühlmittels sorgt für Kälte. Allerdings braucht es eine Menge Strom, um über den natürlichen Verdampfungsprozess hinaus in einem Maße Kälte zu erzeugen, wie sie zur Kühlung von Rechenzentren nötig ist.

Die Klimatisierung mit herkömmlichen Methoden hat einen Anteil von 30 bis 50 Prozent am Stromverbrauch eines Rechenzentrums. Einen alternativen Weg macht sich die Berliner Invensor GmbH zu Nutze, nämlich die Adsorption und zwar in zwei Teilprozessen.

An der Oberfläche eines Absorbers lagert sich ein Kühlmittel ab, das dort verdampft, also Kälte erzeugt. Gleichzeitig wird ein zweiter Absorber durch Wärme, zum Beispiel aus einer Solaranlage oder einem Blockheizkraftwerk erhitzt. Beide Absorber durchlaufen abwechselnd beide Phasen. Durch Wärme entsteht so Kälte.

Zeolith ist effizienter als Silicagel-Adsorber

Auch dieses Prinzip ist nicht neu. Verbreitet sind Silicagel-Adsorber. Invensor allerdings arbeitet mit Zeolith, denn diese Kältetechnik (Zeolithe werden auch in Wärmespeicherheizungen genutzt) hat einen höheren Wirkungsgrad. Laut Angaben des Berliner Unternehmens verlangen Silica-Gel-Maschinen je nach Umwelt- und Einsatzbedingungen 16 bis 30 Prozent mehr Energieaufwand je Kilowatt (kW) Kälteleistung. Besonders wirkungsvoll ist Zeolith-Technologie demnach bei hohen Außentemperaturen und im Teillast-Betrieb.

Zeolithe sind nicht korrosiv und nicht flüchtig. Darüber hinaus ist das Kältemittel bei Invensor Wasser. Im Ergebnis erklären die Berliner Klimatisierungsspezialisten, dass ihre Geräte „extrem robust gebaut und äußerst wartungsarm“ seien. Durch die Nutzung von Wasser lassen sich die Geräte in bestehende Energiesysteme einbinden, um beispielsweise die im RZ aufgenommene Wärme zur Heizung anderer Räume zu verwenden. Invensor verwendet Techniken und Standards aus dem Heizungsbau.

Besonders effizient im Teillast-Betrieb

Der Hersteller bietet zwei Adsorptionskältemaschinen an, die Grundtypen „LTC“ und „HTC“. Außerdem hat das Unternehmen einen Rückkühler für die zugeführte Antriebsenergie im Programm.

Dieser wird durch die Kältemaschinen direkt gesteuert und je nach Bedarf zugeschaltet. Das reduziert den Energieaufwand im Teillast-Betrieb. Im Invensor-Konzept bilden ein Blockheizkraftwerk (BHKW) für die Wärme-Erzeugung und eine Kältemaschine (gegebenenfalls mit Rückkühler) ein „Cooling & Power Pack“.

Im Prinzip ist dabei eine redundante Ausführung der Kältemaschinen vorgesehen. Außerdem sind alle Maschinen auch noch für den Notfall an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Grundsätzlich eigenen sich die Invensor-Systeme für die Klimatisierung über Diffusoren an der Decke, für Server-Schränke mit integrierter oder seitlicher Kühlung und für Unterboden-Kühlung.

Eine Beispielrechnung

In einer Beispielrechnung für eine Kälteleistung von 50 kW vergleicht Invensor das eigenen System in Verbindung mit einem BHKW mit einer herkömmlichen Kompressions-Kältemaschine. Erwartungsgemäß ist bei letzteren der Stromverbrauch um ein Vielfaches höher als bei der Invensor-Kombination. Entsprechend fallen die Stromkosten bei einem angenommenen Preis von 16,5 Cent pro Kilowattstunden aus.

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Allein für die RZ-Klimatisierung wären allerdings die Brennstoffkosten für das BHKW viel zu hoch, doch dieses bringt seinerseits durch die Stromerzeugung kalkulierbare Erträge. Die laufenden Kosten bei einer Kompressions-Kältemaschine würden sich demnach auf jährlich rund 28.000 Euro belaufen, beim Invensor-System auf 17.000 Euro. Daraus folgt für Invensor eine Amortisationszeit von weniger als drei Jahren.

Mehrfach ausgezeichnetes Verfahren

Das System bietet sich also dort an, wo ohnehin Wärme vorhanden ist oder anfallen wird, sei es durch ein BHKW, durch eine Solaranlage oder durch Produktionsprozesse. Durch den geringeren Stromverbrauch lassen sich bei einer 50-kW-Anlage 73 Tonnen CO2-Ausstoß pro Jahr vermeiden, was sich in der Umweltbilanz eines Unternehmens niederschlägt. Doch das ist angesichts der deutlich geringeren Stromkosten ein von Invensor nur am Rande erwähnter Vorteil.

Der Anbieter hat für seine Lösung mehrfach Preise eingeheimst. Darunter waren 2009 der deutsche Kältepreis des Bundesumweltministeriums („hocheffiziente Kälteanlage“), 2010 der Intersolar Award sowie zweimal der Innovationspreis IT der Initiative Mittelstand, nämlich Best of 2013 und 2014.

* *Ludger Schmitz ist freiberuflicher Journalist in Kelheim.

(ID:43128291)

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 Ludger Schmitz

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