Rechenzentren der 2-Megawatt-Klasse Serverhersteller Thomas-Krenn zur Kooperation diverser Branchen im Datacenter-Betrieb

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Thomas-Krenn. AG

Schneider Electric GmbH

Data Center Group – Büro Köln

EPS Rechenzentrum Infrastruktur GmbH

Auch die bislang eher zögerliche Co-Location-Branche hat mittlerweile zur Kenntnis genommen, dass mit einem Umstieg von Luft- auf Wasserkühlung deutliche Effizienzgewinne erzielt werden können. Über zählbare Fortschritte bei der Flüssigkeitskühlung und in der Abwärmenutzung und nach wie vor bestehenden Hemmnissen sowie dem aktuellen Trend beim Neubau nachhaltiger Rechenzentren durch den Zusammenschluss völlig unterschiedlicher Partner.

Harald Lutz hat im Auftrag von DataCenter-Insider mit Bernhard Seibold, Manager System Engineering und Prokurist beim „Wasserkühlungspionier“ Thomas-Krenn AG gesprochen. Das Unternehmen gilt in puncto Flüssigkeitskühlung und Abwärmenutzung als Pionier der ersten Stunde (siehe Artikel:„CeBIT 2016: Hochtemperatur-Flüssigkühlung; Thomas-Krenn AG zeigt Server-Kühlung mit Hot Fluid Computing“) . Bereits 2016 hat der Serverhersteller aus Freyung mit dem „Hot Fluid“-System Hot Fluid eine erste innovative Flüssigkeitskühlung entwickelt.

Was ist zu Jahresbeginn 2025 der Hauptunterschied zu damals?

Bernhard Seibold: Im Unterschied zu heute hatte diese innovative Technik damals am Markt nur wenig Interesse hervorgerufen; zu groß waren noch die Vorbehalte wie „Wasser am Rack, das geht gar nicht“. Wie sehr sich die Zeiten geändert haben, sieht man zum Beispiel daran, wie wohlwollend mittlerweile auch Infrastrukturanbieter über Flüssigkeits- und Wasserkühlung sprechen.

Damals gab es auch noch keinen einzigen Rack-Hersteller, der Wasserkühlungssysteme standardisiert einbauen konnte oder wollte. Heute eröffnet eine ganze Palette aufgeschlossener Unternehmen – wie Schäfer IT Systems, Rittal, Vertiv und andere – interessierten Anwendern die Möglichkeit, relativ einfach die Vorteile wasser- und flüssigkeitsgekühlter Systeme in der Praxis zu nutzen.

Die Ausgangslage ist damals wie heute dennoch die gleiche, oder?

Bernhard Seibold: Zunächst einmal ist ein Computer oder ein Server ein System, das während seiner Nutzung elektrische Energie in Wärme umwandelt – ein auch für manchen langjährigen Anwender offenbar neuer Gesichtspunkt. Fakt ist, dass die Energie-Aufnahme moderner Server-Systeme signifikant höher ist als die von älteren. Daraus ergibt sich zwingend, dass auch entsprechend effizientere Verfahren zur Abführung der Primärenergie zum Einsatz kommen müssen.

Wir bei der Thomas-Krenn AG setzen dabei primär auf Direktflüssigkeitskühlung einzelner Serverkomponenten mit anschließender Abwärmenutzung bei Hochtemperaturentwärmung auf einem Temperaturniveau von 60 Grad und mehr. Dafür wurden speziell geeignete Kühlkörper (Coldblades) entwickelt, um auch die Kühlanforderungen zukünftiger IT-Systeme stemmen zu können.

Ist die Zeit luftgekühlter Systeme in der Data Center-Branche abgelaufen?

Bernhard Seibold: Die Wissenschaft ist sich weitgehend einig: Mit den aktuell bestehenden Luftkühlanlagen sind die zukünftig in den Datacenter benötigten Leistungen in vielen Fällen gar nicht mehr zu bewältigen. Trotz eindeutiger Effizienzvorteile und einer stetig wachsenden Zahl flüssig gekühlter IT-Systeme ist die Zeit der Luftkühlung im Rechenzentrumsumfeld aber noch nicht gänzlich abgelaufen; nach wie vor werden auch Luftkühlungssysteme eingesetzt, weiterentwickelt und modernisiert.

Um nachhaltige Energieeffizienzvorteile zu erzielen, müssen Datacenter-Betreiber aber nicht nur an der Stellschraube Kühlsystem drehen, sondern die gesamte Infrastruktur auf den Prüfstand stellen, wie die Strombelastbarkeit der Kabel, die zu den Racks geführt werden. In vielen Bestandsrechenzentren reichen sie bei Weitem nicht mehr aus, um moderne Server mit ausreichend Strom zu versorgen. Auch die vorhandene Klimatechnik schafft es oftmals nicht mehr, die von den IT-Systemen erzeugte Wärme abzuführen. Aus unserer Sicht gibt es daher viele Faktoren, die in puncto Energie-Effizienz beachtet werden müssen.

Eng verknüpft mit dem Thema Flüssigkeitskühlung ist vor allem die Weiterverwendung der anfallenden Rechenzentrumsabwärme ...

Bernhard Seibold: Solange mit konventionell luftgekühlten Systemen gearbeitet wird, ist eine weitergehende industrielle oder auch private Nutzung der in den Datacenter anfallenden Abwärme in vielen Fällen zwar technisch möglich, aber sehr aufwendig. Damit wird die Weiternutzung unwirtschaftlich. Auch hier eröffnet die Flüssigkeitskühlung, rein von der Physik her, neue Welten.

Aus einem flüssig gekühlten Rechenzentrum – sei das Medium nun Wasser oder eine Highttech-Chemikalie – kann eine Abwärme von ca. 60 Grad Celsius ausgekoppelt werden. Damit ist das Medium direkt weiterverwertbar oder muss nur geringfügig aufgeheizt werden. Luftgekühlte Datacenter dagegen liefern ihre Abwärme, sofern sie überhaupt auskoppelbar ist, mit einem Temperaturniveau von um die 30 Grad. Diese Luft muss für eine Weiternutzung, zum Beispiel die Einspeisung in gängige Fernwärmenetze, kostenintensiv auf ein weit höheres Temperaturniveau aufgeheizt werden.

Ältere Fernwärmenetze in Deutschland sind für ein Temperaturniveau von 100 Grad Celsius und mehr ausgelegt, etwas jüngere haben ein Betriebsniveau von 80 bis 90 Grad. Für den Nahwärmebereich ist aktuell ist in der Diskussion, zum Beispiel komplette Siedlungen mit so genannten kalten Wärmenetzen zu beheizen, die mit einem Betriebsniveau von 12 bis 14 Grad Celsius auskommen. In jedes daran angeschlossene Haus müsste dann eine entsprechende Wärmepumpe eingebaut werden, um die Temperatur auf das benötigte Niveau anzuheben.

Welche konkreten Hindernisse stellen sich bei den Themen Wasserkühlung und Abwärmenutzung noch in den Weg?

Bernhard Seibold: Ein Grundproblem ist der Mix der unterschiedlichen Technologien in den einzelnen Rechenzentren vor Ort wie Rechner-, Datenspeicher- und Netzwerkeinheiten usw. Deren jeweiliger Technologiestand und ihre Bedürfnisse in puncto Kühlungsoptimierung erweisen sich oftmals als sehr unterschiedlich.

Eine ernst zu nehmende Hürde bei der Nutzung von Abwärme in vielen deutschen Großstädten besteht zum Beispiel auch darin, dass die Kommunen unterirdisch kaum noch Platz dafür haben, neue Fernwärme-, Nieder- oder Mitteltemperaturleitungen zu verlegen: In den Städten sind unterirdisch schon viele Kabel, Kanäle und Versorgungsleitungen verbaut. Da können aufgeschlossene Datacenter-Betreiber ihre Abwärme kostenfrei oder für ein kleines Entgelt zur Verfügung stellen, wie sie wollen – sie bekommen die Wärme unter Umständen gar nicht zum Abnehmer transportiert.

Worin bestehen die vordringlichsten Aufgaben bei der weiteren Umsetzung?

Bernhard Seibold: Vor allem kleinere und mittlere Data Center haben sich schon auf den Weg gemacht. Jetzt geht es vor allem darum, dass sich auch die stetig wachsende Masse an Co-Location-Datacenter mit einer Leistungsaufnahme von einem bis 50 Megawatt der Herkulesaufgabe stellt, die Abwärmenutzung ökonomisch sinnvoll anzugehen.

Eine völlig neue und zugleich wegweisende Entwicklung am Markt ist, dass völlig unterschiedliche Unternehmen anfangen, ganzheitlich Rechenzentren zu planen und sich zusammenschließen. Jüngst haben das Bauunternehmen Hochtief AG und die Thomas-Krenn AG ein für den Datacenter-Bau völlig neuartiges Joint Venture aus der Taufe gehoben. Was genau hat es damit auf sich ?

Bernhard Seibold: Entstanden ist das heutige Joint Venture mit der gemeinsamen Tochtergesellschaft Yorizon, die primär als Cloud-Anbieter fungiert und dem besonders nachhaltigen Edge-Datacenter-Produkt 'Yexio' in erster Linie dadurch, dass in der Praxis alle Gewerke bereits vor der Planung miteinander gesprochen und sich an einen Tisch gesetzt haben. Alle Partner waren und sind fest davon überzeugt, dass man ein neues Datacenter-Projekt auch nur genau so angehen kann.

Beim neuen gemeinsamen Rechenzentrumstyp Yexio mit einem Leistungsumfang von 2 Megawatt geht es zunächst vor allem darum, die IT in den Datacenter mit modernster Technik auszustatten. Damit können von Anfang an alle Planungen über-all dort mit State-of-the-Art-Direktflüssigkeitskühlung angegangen werden, wo diese umsetzbar ist.

Anfallende Abwärme wird entweder selbst zum Beheizen von Büroräumen genutzt oder kann ökonomisch in lokale Nah- und Fernwärmenetze eingespeist werden. In einem solchen Datacenter stehen bis zu 1.440 Server. Interessierte Anwender können sich wie bei einem Hyperscaler über ein virtuelles Netzwerk bestimmte Rechenleistung mieten.

Wollen Sie den Rechenzentrumsbau mit Ihrem Ansatz revolutionieren?

Bernhard Seibold: Anstelle von großen zentralen Rechenzentren setzen Thomas-Krenn und Hochtief mit ihrem Gemeinschaftsprodukt auf einen dezentralen Ansatz und integrieren somit die Datacenter in lokale Ökosysteme. Es erschließen sich vielfältige Synergie-Effekte – angefangen beim direkten Anschluss an erneuerbare Energiequellen bis hin zur Nutzung der Abwärme für benachbarte Gebäude und öffentliche Einrichtungen. Alles in allem werden Yexio-Rechenzentren zu lokalen Energiezentren, die sowohl die digitale Infrastruktur als auch das Energiesystem vor Ort nachhaltig unterstützen.

Mit Yexio betreten höchst effiziente und zugleich nachhaltige Datacenter der 2-Megawatt-Klasse den deutschen und europäischen Markt. Das mit einem Baukastensystem komplett aus Holz erstellte Rechenzentrum kann gespiegelt werden und kommt damit auf maximal 4 Megawatt Leistung. Das Gemeinschaftsprodukt ist an jedem beliebigen Ort einsetzbar, wo ausreichend Strom zur Verfügung und ein potenzieller Wärme-Abnehmer Gewehr bei Fuß steht.

Fast unnötig zu betonen: Die nachhaltig aus Holz ohne weitere chemische Mittel gebauten und vollständig wiederverwertbaren Yexio-Datacenter hinterlassen in der Ökobilanz jedes Unternehmens einen nur sehr kleinen CO₂-Fußabdruck.

Wie funktioniert das Geschäftsmodell in der Praxis?

Bernhard Seibold: Die neuen nachhaltigen Edge-Datacenter werden von Hochtief gebaut und von Thomas-Krenn mit Hardware ausgestattet. Die Cloud wird von dem gemeinsamen Tochterunternehmen Yorizon betrieben. Yorizon übernimmt dabei im weitesten Sinne auch die Verantwortung für die Nutzung der Gebäude.

Das Geschäftsmodell des Joint Venture sieht jedoch vor, dass eine Nutzung auch ohne Einbezug von Yorizon statt-finden kann. Wenn beispielsweise eine Kommune ihre eigenen Dienste darüber nutzen möchte, muss ein Yexio-Datacenter nicht zwingend als Cloud-Rechenzentrum betrieben werden. Auf diese Weise kann jedes Stadtwerk von dem neuen Marktangebot profitieren und zugleich das städtische Schwimmbad mit der Abwärme beheizen.

Aktuell wird der erste Prototyp eines Yexio-Rechenzentrums im 'Innovationspark Heiligenhaus' in der Nähe von Düsseldorf realisiert. Acht weitere Bauten befinden sich in konkreter Planung. Insgesamt sieht der Business-Plan vor, 60 solcher nachhaltigen Datacenter in ganz Europa zu erstellen. Ein Team ist aktuell damit beschäftigt, weitere Standorte mit potenziellen Abwärme-Abnehmern zu suchen und bereits eingegangene Bewerbungen dafür zu sichten.

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