Rechenzentren haben einen hohen Energiebedarf. Besonders die Energiekosten abseits der IT sind oft unnötig hoch. Ein energieeffizientes Klimatisierungskonzept, das geschickt die Erdwärme nutzt, kann die Kosten für die Kühlung um gut 90 Prozent senken. Ein Beispiel für ein geothermisch betriebenes RZ ist der Colocation-IX-Hochbunker, erbaut nach EN-50600-Klasse 4 und betrieben von Consultix in Bremen.

Durch steigende Strompreise nehmen die Stromkosten einen gewichtigen Teil an den Gesamtkosten des Rechenzentrums ein. Selbst wenn die IT-Technik State of the Art ist, besteht die Herausforderung, der Abwärme Herr zu werden. Viele Rechenzentren setzen noch auf klassische Kältemaschinen. Diese verbrauchen so viel Strom, dass der Energieverbrauch der Nicht-IT-Komponenten zu den größten Kostenfaktoren beim Betrieb eines Rechenzentrums zählt. Bei einer maximalen Skalierung von 2 MW ist dieser Energieeinsatz nicht nur teuer, sondern führt bei Zugrundelegung des gängigen Strommixes zu erheblichen CO2-Emissionen.

Um die Grundwasserzirkulation zu nutzen, liegen unter dem Bremer Hochbunker spezielle Sonden. In der Hitzeperiode, in der Kältemaschinen ihren höchsten Stromverbrauch hätten, entsteht so eine kostengünstige Kühlung.

Um die Grundwasserzirkulation zu nutzen, liegen unter dem Bremer Hochbunker spezielle Sonden. In der Hitzeperiode, in der Kältemaschinen ihren höchsten Stromverbrauch hätten, entsteht so eine kostengünstige Kühlung.

Eine Lösung stellt die geothermale Kühlung dar. Durch die Nutzung von Grundwasserzirkulation lässt sich die Abwärme effizient kühlen. Dabei ist die Ausfallsicherheit verbessert, da die Anlagen redundant und technisch zuverlässig. Die Verfügbarkeit der „Erdkälte“ ist jederzeit zu 100 Prozent gegeben – unabhängig von Wind und Wetter. Selbst länger anhaltende Hitzeperioden verändern die Temperaturen in 100 bis 200 Meter Tiefe nicht.

Das Verfahren bietet sich dort an, wo sich ausreichend Kühlleistung erzielen lässt. Von Region zu Region gibt es bei der Geothermie Unterschiede. Die Leistungsfähigkeit wurde im Fall des Colocation-IX-Hochbunkers von der Universität Bremen und von einem Team aus Ingenieuren untersucht und simuliert.

In Bremen waren die Werte positiv und die Arbeiten für die Geothermieanlage begannen 2013. Anfang 2017 soll das Rechenzentrum seinen Betrieb aufnehmen.

Im Bremer Hochbunker schaffen in den externen und internen Kühlsystemkomponenten mehrere unabhängige Kreisläufe die gewünschte Redundanz. Dabei macht besonders die Kombination überirdischer Systeme mit unterirdischen Geothermiesystemen das RZ sicherer. Es bietet zudem eine besonders hohe Energieeffizienz. Der Power-Usage-Effectiveness-Wert (PUE) liegt bei durchschnittlichen Rechenzentren etwa bei einem Wert von 2. Bei einem Verfügbarkeitsanspruch beruhend auf der europäischen Rechenzentrumsnorm EN 50600, Klasse 4, plant Colocation IX einen PUE-Wert von 1,05, und zwar basierend auf der Leistung von 1 MW.

Dazu gehören zusätzlich eine permanente Sauerstoffreduktion sowie eine lange Batterielaufzeit der USV-Anlagen. Beides führt zu einem erhöhten Energiebedarf, den allerdings das innovative Kühlsystem stark relativiert. Bei einer Größenordnung von 1 MW spart Colocation IX damit rund 95 Prozent der Energie für den Anteil der Kühlung. Somit erreicht das neue Bremer Rechenzentrum einen Spitzenwert und zeigt, dass ein grünes System sparen kann, ohne bei der Leistungsfähigkeit Einschränkungen hinnehmen zu müssen.

In den Tiefen der Erde

Um das Prinzip der Grundwasserzirkulation zu nutzen, haben die Techniker im Bremer Hochbunker spezielle Sonden 100 und 200 Meter tief in die Erde gebohrt. In der Hitzeperiode, in der Kältemaschinen ihren höchsten Stromverbrauch hätten, liefern die Sonden eine kostengünstige Kühlung. Dies erfolgt unter minimalem Stromverbrauch, ganz ohne Kältemaschine.

Außerhalb der Hitzeperiode wird die Umgebungsluft als Kältequelle eingesetzt. Mehrere Rückkühler auf dem Dach führen dabei die Kälte in den Erdboden zurück, um die Geothermie zu regenerieren. So wird der Untergrund als Kältespeicher über die Sonden immer wieder mit Kälte aufgeladen und lässt sich damit in der Kühlphase maximal ausschöpfen.

Andres Dickehut ist CEO von Consultix in Bremen ().