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Nachgefragt beim Energiereferat Frankfurt am Main „Wir bringen Energie-effiziente Projekte zum Fliegen und zeigen damit auf, dass sie funktionieren“

Am deutschen Datacenter-Hotspot Frankfurt am Main wurden mit 1.037 Gigawattstunden (2017) alleine von den großen Co-Location-Rechenzentren wie Telehouse / KDDI, E-Shelter/NTT und Digital Realty, um nur einige zu nennen, rund 90 Gigawattstunden mehr Strom verbraucht als von allen 400.000 städtischen Haushalten zusammen. Tendenz weiter steigend. Die Messlatte des oftmals zum Vergleich herangezogenen Rhein-Main-Flughafens mit seinem Verbrauch von 585 Gigawattstunden wurde von der Branche bereits vor Jahren gerissen.

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Das Rechenzentrum von Cloud & Heat im Eurotheum, dem ehemaligen Sitz der EZB in Frankfurt am Main, ist für das Energiereferat der Stadt ein Vorzeigeprojekt, da mit der Abwärme rund 20 Prozent des Wärmebedarfs von dem dort angesiedelten Hotel und der Gastronomie gedeckt werden können.
Das Rechenzentrum von Cloud & Heat im Eurotheum, dem ehemaligen Sitz der EZB in Frankfurt am Main, ist für das Energiereferat der Stadt ein Vorzeigeprojekt, da mit der Abwärme rund 20 Prozent des Wärmebedarfs von dem dort angesiedelten Hotel und der Gastronomie gedeckt werden können.
(Bild: Foto: HGEsch, Hennef )

Ein offenes Geheimnis ist, dass die hohe Konzentration von Rechenzentren auf relativ engem Raum auch für Unmengen an Abwärme verantwortlich ist, die heute noch weitgehend ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird und somit ihren Anteil zur sommerlichen Überhitzung in der Großstadt und zum Klimawandel beisteuert.

Gründe gibt es also genug für das Energiereferat der Stadt Frankfurt am Main, sich um drängende Fragen wie eine sinnvolle industrielle Abwärmenutzung, neue, innovative Rechenzentrumstechnologien und um vieles mehr zu kümmern. Regelmäßig werden zusammen mit Partnern spannende energetische Projekte angestoßen wie beispielsweise das bundesweit beachtete Frankfurter Abwärme-Kataster. (siehe: „Initiativen und Klimaprojekte am Rechenzentrumsstandort Frankfurt am Main, Nutzung von Datacenter-Abwärme? Es gibt nicht nichts.“).

Paul Fay ist stellvertretender Leiter des Frankfurter Energiereferats.
Paul Fay ist stellvertretender Leiter des Frankfurter Energiereferats.
(Bild: Salome Roessler )

„Wir wollen dem Klimaschutz zu dem Stellenwert verhelfen, den er in unserer Zeit auch wirklich haben sollte“, bringt der stellvertretende Leiter des Energiereferats, Paul Fay, das Selbstverständnis der kommunalen Klimaschutzagentur auf den Punkt. Das engagierte Team umfasst 14 Köpfe und bearbeitet ein breites Feld – angefangen bei den privaten Haushalten über die Wohnungsbaugesellschaften bis hin zur Industrie und eben auch zu den Rechenzentren.

Mit der vorhandenen Ausstattung und dem bestehenden Etat kann das Energiereferat auf dem Weg über seine angestoßenen Projekte und Initiativen allerdings nur beispielhaft auf-zeigen, dass viele, vielleicht zunächst utopisch anmutende innovative Dinge überhaupt funktionieren. „Es kommt daher entscheidend darauf an, dass andere unsere Ideen und Projekte aufgreifen und so auch umsetzen“, sagt Fay.

Der Klimawandel wird in der Mainmetropole spürbar

Mit mehreren Hitzetagen über 40 Grad Celsius im Jahr wird der Klimawandel auch für die rund 750.000 Frankfurter/Iinnen und Frankfurter konkret immer spürbarer; und die Hitzetage nehmen stetig weiter zu. Es verwundert daher nicht, dass der Frage, welchen Anteil die Rechenzentren an der sommerlichen Überhitzung haben – durch die zusätzliche Abwärme, weil ihre Rechner verstärkt gekühlt werden müssen – beim Bau neuer Datacenter bereits routinemäßig nachgegangen wird. Über ältere Bestandsrechenzentren dagegen liegen bislang noch keine Daten vor.

Neben der Hitze wirkt in Innenstadtlage vor allem auch der Schall auf Rechenzentrumsbetreiber und Wohnbevölkerung gleichermaßen ein: Je näher eine Wohnbebauung an ein Rechenzentrum heranwächst, wie im Gallusviertel, desto größer werden auch die Auflagen an die Betreiber in puncto Schall. Hintergrund: Für Industrie- und Wohngebiete sind unterschiedliche Schallemissionen zulässig.

Frankfurt am Main will die Abwärme aus seinen Rechenzentren verstärkt nutzen: RZ-Standorte mit Einzugsgebieten.
Frankfurt am Main will die Abwärme aus seinen Rechenzentren verstärkt nutzen: RZ-Standorte mit Einzugsgebieten.
(Bild: Energiereferat der Stadt Frankfurt am Main )

Ein Schlüsselpunkt bei der Arbeit des Frankfurter Energiereferates ist es daher, für die in Rechenzentren und anderen Industrieanlagen weitgehend ungenutzt verpuffte Abwärme sinnvolle Anwendungen zu erschließen und auch die Nachfrage dafür anzuregen. Die Mainmetropole hat sich das Ziel gesetzt, bis 2050 zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien zu heizen und auch die Stromversorgung darauf umzustellen.

Fay: „Angesichts der Dynamik des Klimawandels und aktueller Forschungserkenntnisse, dass schon bald irreversible Kipppunkte erreicht werden, müssen wir auch schneller handeln. Dazu können und müssen auch die Rechenzentren ihren Beitrag leisten.“

Industrielle Abwärme – Fluch und Segen zugleich

Bei den Planungen zukünftiger Projekte rückt folgerichtig auch eine Nutzung der Abwärme aus den vielen Rechenzentren auf Frankfurter Gemarkung, beispielsweise für das Beheizen von Wohnblöcken in der Nachbarschaft oder gar kompletter neuer Stadtteile, in den Fokus des Interesses. Fay: „Zumindest im Winter können damit gut die Gebäude beheizt werden. Im Sommer müssen wir zusehen, wie wir die zusätzliche Abwärme zwischenspeichern können.“ Das Energiereferat plant daher zu untersuchen, ob es auf Stadtgebiet für Speicherzwecke geeigneten Grund und Boden gibt.

Die Abwärme aus den meist luftgekühlten und mancherorts sogar noch ohne Einhausung (Warm- und Kaltgang) ausgestatteten großen Co-Location-Rechenzentren liegt überwiegend im Temperaturbereich um die 30 Grad Celsius. Fay: „Dr. Waldhauser vom Eco Verband Internetwirtschaft hat insofern recht, dass man in die Fernwärmenetze, wie sie heute existieren, Niedertemperaturabwärme nicht wird wirtschaftlich einspeisen können.“

Der Pferdefuß: In Frankfurt am Main liegen die Fernwärmetemperaturen sogar noch über den vielerorts üblichen 80 Grad, nämlich nahe bei 100 Grad. Eine Besonderheit bildet das Dampfnetz in der Innenstadt. Als dessen physikalische Vorteile galten bislang, dass es mit dünneren Leitungen arbeiten und mehr Energie als mit heißem Wasser übertragen kann (Kondensationsenthalpie).

Fays Plädoyer: „Für die industrielle Abwärmenutzung muss die Temperatur in allen Wärmenetzen – insbesondere aber im Fernwärmenetz – weiter heruntergesetzt werden.“ Eine andere denkbare Option wäre es, verstärkt mit Binnennetzen zu arbeiten, die allerdings im Rahmen zukünftiger städtischer Infrastrukturprojekte erst noch aufgebaut werden müssten.

Einspeisung als Nahwärme kein Hexenwerk mehr

Die Beheizung eines Neubaus oder Wohnblocks in unmittelbarer Nachbarschaft über Nahwärme (deutlich geringeres Temperaturniveau) ist dagegen ist schon lange kein Hexenwerk mehr: So wird beispielsweise ein Neubaugebiet im Frankfurter Stadtteil Unterliederbach über eine Heizzentrale mit Holzpalettenkessel versorgt. Im Sommer speist die Solaranlage eines Wohnungsbauunternehmens Energie ein – eine schon heute hundertprozentig regenerative Versorgung.

Fay: „Unser Anliegen ist es, den Kessel schon bald ganz abzuschalten und dafür Abwärme aus dem nahe gelegenen Industriepark einzuspeisen.“ Auch an den Rechenzentrumsstandorten Eurotheum-Hochhaus und Kleyerstraße im Gallusviertel sind bereits zukunftsträchtige Projekte industrieller Abwärmenutzung im Nahbereich umgesetzt oder stehen kurz davor. (siehe Artikel: Herausragende Initiativen und Klimaprojekte).

Innovative Rechenzentrumsbranche

Hoffnung macht vor allem, dass sich die Rechenzentrumsbranche insgesamt sehr innovativ zeigt. Auf den einschlägigen Kongressmessen wie „Future Thinking“ und „Data Center World“, auf dem „Datacenter Day“ von Vogel IT-Medien GmbH werden regelmäßig neue und effizientere Aggregate-Generationen für den Markt offeriert. Unternehmen wie Lenovo, Thomas-Krenn AG, Cloud & Heat Technologies bieten heute bereits die Technologie an, Server auch mit Wasser zu kühlen und die durch Strom erzeugte Abwärme weiter zu nutzen.

Bei Ansätzen mit wassergekühlten CPUs, Speicherbausteinen und Grafikkarten kann warmes Wasser mit einer Temperatur von gut und gerne 65 Grad ausgekoppelt werden. Fay: „Da ist der Aufheizschritt auch in das Frankfurter Fernwärmenetz nicht mehr so groß.“ Dies gilt nicht für direkt am Rack über Wärmetauscher wassergekühlte Systeme wie den in puncto Energie-Effizienz mehrfach preisgekrönten „Green Cube“ (e3 computing).

Zum Leidwesen mancher Experten, so auch des Netzwerkes Energie-effizienter Rechenzentren (NeRZ), (siehe: Blog zum Thema Energie-effiziente Rechenzentren auf DataCenter-Insider) finden diese und andere innovativen Technologien allerdings nur sehr zeitverzögert ihren Weg auch in die Bestandsrechenzentren.

Nicht den Fön in den Gefrierschrank legen!

Immer wieder macht dem Frankfurter Energiereferat aber auch so manche Irrationalität im Energiesystem selbst zu schaffen. Bei Abnahme einer bestimmten Anzahl von Kilowattstunden pro Jahr werden industriellen Betreibern beispielsweise von den Stromlieferanten oftmals Netznutzungsentgelte erlassen. Auch mache Rechenzentrumsbetreiber werden so offenbar verführt, Dinge zu tun, die man aus energetischer Sicht eigentlich nicht tun sollte: im November oder Dezember „den Fön in den Kühlschrank zu legen“, um den Stromverbrauch auf den letzten Drücker noch über die Rabattmarke zu hieven.

„Anbieter von Abwärme vollständig von den Netzkosten befreien“

Trotz einer nach wie vor bescheidenen Nachfrage nach industrieller Abwärme hat sich das Frankfurter Energiereferat als Fernziel auf die Fahnen geschrieben, im Einzuggebiet der großen Datacenter liegende Stadtteile wie das Gallusviertel, Rödelheim oder Griesheim zukünftig auch mit Rechenzentrumsabwärme zu versorgen. Ein Schritt in diese Richtung könnte es sein, so der stellvertretende Referatsleiter weiter, Anbieter von Abwärme vollständig von den Netzkosten zu befreien.

Das Rechenzentrum von Cloud & Heat mit direkter Wasserkühlung im 7. Stock des Eurotheum.
Das Rechenzentrum von Cloud & Heat mit direkter Wasserkühlung im 7. Stock des Eurotheum.
(Bild: Bildermacher Semi )

Fay präzisiert: „Damit würden auch die Kunden dieser Netze entlastet, die im Moment die Netzkosten über einen hohen Grundpreis abbezahlen.“ Klar ist jedoch: Über einen solchen Vorschlag wird nicht in Frankfurt am Main oder in Hessen, sondern auf bundespolitischer Ebene in Berlin entschieden. Und das große Ziel Klimaschutz können nur viele Player aus Wirtschaft und Gesellschaft gemeinsam lösen – nicht zuletzt auch durch Innovationen in der Datacenter-Branche.

* Harald Lutz ist freier Journalist aus Frankfurt am Main.

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Technischer Redakteur M.A. Harald Lutz

Technischer Redakteur M.A. Harald Lutz

Fachjournalist und Technikredakteur in Frankfurt am Main, Redaktion H. Lutz