Immersionskühlung Warum Immersion die coolste Technik für Rechenzentren ist

Anbieter zum Thema

Infosys Technologies Ltd

Rittal GmbH & Co. KG

Vertiv GmbH

Schneider Electric GmbH

Steigende Stromverbräuche, strengere Vorgaben durch das Energie-Effizienzgesetz und KI-Workloads mit hoher Leistungsdichte setzen Rechenzentren unter Druck. Immersionskühlung verspricht deutliche Effizienzgewinne, bringt jedoch Investitions- und Betriebsfragen mit sich.

Europäische Rechenzentren befinden sich an einem kritischen Punkt. Im Jahr 2024 verbrauchten sie schätzungsweise 96 Terawattstunden (TWh) Strom, was drei Prozent des Gesamtbedarfs der Region entspricht.

Aufgrund der explosionsartigen Zunahme von Daten und Energie-intensiven Anwendungen wie künstlicher Intelligenz (KI) wird dieser Wert bis 2035 voraussichtlich rapide auf 236 TWh oder 5,7 Prozent des Gesamtverbrauchs ansteigen. Die großen westeuropäischen Märkte, darunter Deutschland, Frankreich und Großbritannien, werden für den größten Teil dieses Anstiegs verantwortlich sein. Allein Deutschland verfügt über 450 Rechenzentren und einen Energiebedarf von 21 TWh.

Als einige der Energie-intensivsten Betriebe weltweit stehen Rechenzentren unter enormem Druck, ihre CO₂-Emissionen zu reduzieren. Europa und insbesondere Deutschland sind Vorreiter bei der Umstellung auf nachhaltigere Betriebsabläufe. Das wegweisende deutsche Energie-Effizienzgesetz (EnEFG) legt strenge Regeln zugrunde und gibt der Branche einen klaren Kurs vor.

Die Aufgabe Grünstrom

Es schreibt vor, dass ab 2027 volle 100 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Quellen stammen müssen. Darüber hinaus legt es eine Obergrenze für die Energie-Effizienz (PUE) von 1,2 für neue Rechenzentren fest, die ab Juli 2026 in Betrieb genommen werden.

Eine wichtige Bestimmung des Gesetzes betrifft Abwärme. Neue Rechenzentren müssen dieses Nebenprodukt mindern und nutzen und ab Juli 2026 einen Energie-Wiederverwendungsfaktor (ERF) von zehn Prozent erreichen. Dieses Ziel steigt auf 15 Prozent im Jahr 2027 und 20 Prozent im Jahr 2028.

Einen kühlen Kopf bewahren

Das Cooling-Konzept für Rechenzentren von Dell Technolgies

Während erneuerbare Energien im Mittelpunkt ihrer Nachhaltigkeitsstrategien stehen, sollten deutsche Rechenzentren auch andere Möglichkeiten zur Dekarbonisierung ihres Betriebs prüfen. Eine der vielversprechendsten ist die Immersionskühlung.

In Sachen Dekarbonisierung

Bei diesem Verfahren werden Server in eine spezielle, nicht leitfähige Flüssigkeit getaucht, um sie direkt zu kühlen. Dadurch wird der Bedarf an Energie-intensiver Klimatisierung deutlich reduziert, was zu einer Senkung der CO₂-Emissionen und sogar des Wasserverbrauchs führt.

Über die Vorteile für die Umwelt hinaus kann die Immersionskühlung die Leistung und Langlebigkeit der Geräte verbessern, die Raumnutzung erhöhen und die Gesamtbetriebskosten durch Einsparungen bei den Klimatisierungskosten senken. Branchenführer schätzen, dass dieses Verfahren die Gesamtbetriebskosten um bis zu einem Drittel senken kann.

Beispiellose Energie-Effizienz

Deutsche Rechenzentren, die auf herkömmliche Luftkühlung setzen, sollten aus den folgenden Gründen ernsthaft über Immersionskühlung nachdenken: Durch das Eintauchen von Servern und anderen IT-Geräten in eine dielektrische Flüssigkeit, die Wärme direkt absorbiert, arbeitet die Immersionskühlung wesentlich effizienter als die Luftkühlung.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die erwärmte Flüssigkeit zu zirkulieren und zu kühlen: einphasig, wobei die Flüssigkeit in flüssigem Zustand bleibt, und zweiphasig, wobei die Flüssigkeit zum Sieden gebracht und dann wieder zu Flüssigkeit kondensiert wird.

Beide Ansätze führen zu erheblichen Energie-Einsparungen. In einem Fall verbesserte sich die Energie-Effizienz eines Rechenzentrums von 1,58 auf 1,05-1,10 durch einphasige Immersionskühlung. Andere Daten deuten darauf hin, dass die Flüssigkeitsimmersion bis zu 99 Prozent weniger Strom verbrauchen kann als herkömmliche Kühlverfahren.

Kühler Kopf für heiße Rechner

Flüssigkühlung bietet einen Schlüssel für nachhaltige Datacenter-Strategien

Darüber hinaus erleichtert die Immersionskühlung, dass die aufgefangene Wärme auf eine andere Flüssigkeit übertragen werden kann. Damit lässt sie sich in anderen Anwendungen wie Fernwärme nutzen. Die zurückgewonnene Abwärme wird beispielsweise zum Beheizen von Räumen und Wasser in nahe gelegenen Gebäuden verwendet. Damit ist aus einem kostspieligen Nebenprodukt eine wertvolle Ressource für die Gemeinschaft geworden.

Höhere Rechendichte und Raumoptimierung

Herkömmliche Luftkühlung erfordert physischen Platz für Kanäle, Ventilatoren und Klimaanlagen. Die Immersionskühlung beseitigt diese Einschränkungen und ermöglicht es, größere Rechenleistung auf weniger Raum unterzubringen. Eine höhere Dichte ist besonders attraktiv für Workloads, die durch KI und Hochleistungsrechner angetrieben werden.

Immersionskühlung ist in puncto Energie-Effizienz unschlagbar

Alles fließt. Das immersive Rechenzentrum

Eine Studie eines US-amerikanischen Architektur- und Ingenieurbüros schätzt, dass die Immersionskühlung den Platzbedarf von Gebäuden um bis zu 60 Prozent und den Flächenverbrauch um ein Drittel reduzieren könnte.

Verbesserte Hardware-Zuverlässigkeit

Staub in der Luft und Temperaturschwankungen sind die Hauptursachen für die Verschlechterung der Hardware. Die Immersionskühlung sorgt für eine stabile, staubfreie Umgebung, reduziert den Verschleiß und verlängert die Lebensdauer der Komponenten.

Dadurch, dass Überhitzung konsequent vermieden wird, erhalten die Systeme ihre Spitzenleistung länger aufrecht. Dies ist für Rechenzentren, die konstante, anspruchsvolle Workloads unterstützen, ein wichtiger Faktor.

Verbesserte Arbeitsumgebung

Der Verzicht auf Ventilatoren und große Klima-Anlagen bedeutet leisere Anlagen. Dies verbessert die Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter und reduziert die Lärmbelästigung insgesamt.

Die Anfangsinvestitionen

Die potenziellen Vorteile der Immersionskühlung sind zwar beträchtlich, aber sie haben ihren Preis. Die anfänglichen Investitionen sind erheblich. Sowohl Neubauten als auch Nachrüstungen erfordern eine spezielle Infrastruktur und Ausrüstung, die für die Verwendung mit dielektrischen Flüssigkeiten optimiert ist.

Die Komplexität des Betriebs, zum Beispiel Flüssigkeitsmanagement, Filtration und Hardware-Wartung, erfordert die Weiterbildung des Personals und die Einhaltung sich kontinuierlich weiterentwickelnder Best Practices. Darüber hinaus kann das Fehlen allgemein anerkannter Industriestandards zu regulatorischer Unsicherheit führen und eine breitere Einführung möglicherweise verlangsamen.

Kooperationen mit französischen Herstellern pflanzlicher Kühlmittel

Midas will mit grüner Immersionskühlung in Europa punkten

Aus diesen Gründen haben Rechenzentren weltweit nur langsam auf Immersionskühlung umgestellt. Der aktuelle weltweite Markt für Immersionskühlung wird auf nur 570 Millionen Dollar geschätzt. Dies wird sich jedoch ändern, da die traditionelle Klimatisierung Schwierigkeiten hat, mit den steigenden Erwartungen an die Energie-Effizienz und der intensiven Nachfrage nach KI-zentrierter Infrastruktur Schritt zu halten. Für Deutschland, das ein Gleichgewicht zwischen dem Wachstum von Rechenzentren und dem Umweltschutz anstrebt, könnte die Immersionskühlung der beste Weg in die Zukunft sein.

(ID:50763885)