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Adsorptionskältemaschine unterstützt die nachhaltige Energieeffizienz im Leibniz-Rechenzentrum

Höchstleistungsrechner kühlt sich selbst

11. Mai 2021, 12:00 Uhr | Jörg Schröper

Eine Adsorptionskältemaschine von Fahrenheit wandelt die von den Prozessoren des Höchstleistungsrechners SuperMUC-NG produzierte Wärme in Kälte um, mit der sich der Rechner selbst kühlt.

Rechenzentren sind stromhungrig. Weltweit verbrauchen sie mehr als zwei Prozent der erzeugten elektrischen Energie, einhergehend mit den entsprechenden CO2-Emissionen. Prognosen gehen davon aus, dass die Zahl der Rechenzentren und damit der Strombedarf in den kommenden Jahren weiter ansteigen werden.

Gefragt sind daher alternative Lösungen, die den Stromverbrauch und die CO₂-Emissionen spürbar reduzieren. Wie dies schon heute gelingen kann, zeigt der Höchstleistungsrechner SuperMUC-NG. Mit komplexen Modellen und Simulationen verbessert der am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching installierte Supercomputer von Intel-Lenovo unter anderem unser Verständnis des Universums, des Klimawandels und der Auswirkung von Medikamenten. Dafür verbraucht er bis zu vier Megawatt Strom. In Folge der enormen, wärmeerzeugenden Rechenleistungen benötigt er eine wirksame und möglichst energiesparende Kühlung.

Einen wichtigen Beitrag dazu leiste eine Adsorptionskältemaschine von Fahrenheit, so der Hersteller in einer Mitteilung. Sie wandelt die von den Prozessoren produzierte Wärme in Kälte für die Kühlung um. Durch diese Wärmerückgewinnung optimiert die Kühlinfrastruktur des Rechners die Effizienz. Das spare Strom und reduziert die CO₂-Emissionen deutlich. Im Bereich des High Performance Computings (HPC) werde der SuperMUC-NG somit zum Vorbild in Sachen Nachhaltigkeit. Die Adsorptionskälteanlage von Fahrenheit gehört mit einer Leistung von über 600 Kilowatt zu den aktuell größten Adsorptionskälteanlagen in Europa.

Klimaschutz und steigende Energiepreise machen die Steigerung der Energieeffizienz zum zentralen Thema für alle heutigen IT-Anwendungen. Große Rechenanlagen können unter dem Stichwort Green IT Pionierarbeit leisten, indem sie kostengünstig und zugleich ressourcenschonend gekühlt werden. Laut dem Netzwerk energieeffiziente Rechenzentren NeRZ werden in den deutschen Rechenzentren aktuell pro Jahr mehr als 13 Milliarden Kilowattstunden Strom in Wärme umgewandelt und anschließend ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Gleichzeitig erhöht die steigende Leistungsdichte in Rechenzentren die Anforderungen an Kühlsysteme.

Laut einer Studie des Borderstep-Instituts ist der Energiebedarf der hiesigen Rechenzentren im Vergleich zum Jahr 2010 um über 40 Prozent angestiegen. Moderne technische Lösungen wie die Adsorptionskühlung können den Weg zu mehr Ressourceneffizienz ebnen.

Dies bestätigt auch Andreas Thomasch, Director HPC und AI bei Lenovo: „Die gemeinsam mit Fahrenheit und dem Leibniz-Rechenzentrum implementierte Warmwasser-Kühllösung zeigt, wie auch sehr energiehungrige Hochleistungsrechner im Bereich von mehreren Megawatt nachhaltig zu betreiben sind, indem die Abwärme zur Erzeugung von Kühlkapazität genutzt wird.“ Diese partnerschaftliche Innovation kombiniere die Fahrenheit-Adsorptionstechnik mit der Lenovo-Neptune-Technik. Dies verbessere die Klimabilanz und senke gleichzeitig die Betriebskosten. „Ich sehe darin ein tolles Beispiel gemeinsamer Innovation mit unseren Kunden, ganz im Sinne der Lenovo-From-Exascale-to-Everyscale-Strategie.“ Er sei zuversichtlich, diese Kombination auch für Nutzer im Bereich unter einem Megawatt einsetzbar machen zu können, um das High Performance Computing dauerhaft nachhaltiger zu gestalten.