Mit einer neuen Generation adiabatischer Kühlsysteme will Schneider Electric die Energieeffizienz von Rechenzentren auf ein deutlich verbessertes Niveau heben. Bei einem Werksbesuch im italienischen Conselve erfuhr LANline auch Aktuelles zu den generellen Trends bei der Kühlung von Rechenzentren und zu den Strategien, mit denen das Unternehmen diese Trends bedienen will.

Unternehmen, die sich um den non-IT-spezifischen Part von Rechenzentren kümmern, hatten früher oft ein stark handwerklich orientiertes Image: Baufirmen, Klimaspezialisten, USV-Ausrüster und ähnliches mehr. Wer heute mit dem Top-Management von Schneider Electric spricht, erfährt eine gänzlich andere Sicht der Selbstwahrnehmung: „Wir kombinieren Energie-Management, Automation und Software in vier Kernmärkten, die zusammen für rund 70 Prozent des Energieverbrauchs verantwortlich sind“, so Michel Arres, VicePresident Schneider Electric IT-Business Deutschland.
 
Effizienz per Gesetz
Dabei geht es im Wesentlichen um öffentliche, industrielle und private Gebäude, Industrie/Infrastruktur (die beiden Bereiche konsumieren jeweils gut 30 Prozent der weltweit erzeugten Energie), sowie Rechenzentren und IT-Netze. Letzteres Segment nimmt sich derzeit „nur“ zwei Prozent der erzeugten Energie, Experten erwarten jedoch, dass dieser Anteil in den nächsten Jahren massiv wachsen wird.
Für Schneider Electric ist diese Perspektive Grund genug, um im IT Business einen Bereich Cooling zu unterhalten. „Megatrends wie Urbanisierung, Digitalisierung und weitere Industrialisierung werden den globalen Energieverbrauch in den nächsten etwa 40 Jahren mindestens verdoppeln“, so Arres. „Gleichzeitig erfordern schärfere Gesetze bis dahin mindestens eine Halbierung des CO2-Ausstoßes. Das bedeutet: Wir müssen mindestens vier Mal effizienter sein als heute.“ Bereits derzeit macht der Geschäftsbereich Rechenzentren/Netzwerke bei dem 25-Milliarden-Euro-Unternehmen (Fiskaljahr 2014) etwa 14 Prozent des Gesamt-umsatzes aus.
Einer der Hauptgründe, warum Rechenzentren künftig wohl einen deutlich höheren Anteil am globalen Gesamtenergiekonsum ausmachen werden, ist das Internet der Dinge. Laut einer Cisco-Studie soll sich die Zahl der vernetzten Objekte bis 2020 von derzeit rund 25 Milliarden auf gut 50 Milliarden verdoppeln. Die von den Objekten gesammelten Daten fließen in Rechenzentren zusammen, deren Zahl und Kapazität entsprechend aufgestockt werden muss. Allein dies gilt schon als Mammut-Aufgabe. Ein weiterer wesentlicher Faktor ist die explosionsartig wachsende Nutzung von Smartphone-Apps, die ebenfalls enorme Rechenleistung im Rechenzentrum fordern. Auch dies sei für den rasanten (Aus)Bau von Rechenzentren verantwortlich. Die für diese und alle weiteren Aufgaben nötige IT selbst ist jedoch laut einer Green-Grid-Studie nicht der Hauptposten beim Energieverbrauch im Rechenzentrum. Sie hat lediglich einen Anteil von 30 Prozent. Den größten Einzelposten machen demnach mit 33 Prozent tatsächlich die Kühlaggregate aus.
Rechnet man Luftbefeuchtung und Klimatisierung mit ein, kommt man sogar auf etwa 45 Prozent. Der Fokus bei Forschung und Entwicklung im italienischen Schneider-Electric-Werk in Conselve liegt nach Arres’ Worten deshalb darauf, genau diese Faktoren effizienter zu machen.
 
Adiabate Kühlung
Einen vielversprechenden Ansatz sieht das Unternehmen in einem Verfahren, das sich adiabatische Kühlung nennt. Diese gibt es schon seit mehreren Jahren, doch hatten bisherige Lösungen damit oft sehr gravierende Nachteile, was die Einsatzmöglichkeiten stark einschränkte. „Auch wir sehen Adiabatik nicht als pauschale Antwort auf jedes Kühlungsproblem, unsere neuen Entwicklungen eliminieren aber die klassischen Nachteile der Technologie und machen sie zu einem vollwertigen Baustein in der Reihe der verschiedenen, existierenden Kühlkonzepte“, erklärt Thomas Nieschalk, Systems Engineer Cooling bei Schneider Electric.
Bei der adiabatischen Kühlung wird Wasser durch Druck durch eine Düse vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überführt. Dabei entzieht das Wasser beim Phasenwechsel der Umgebungsluft die Wärme, was den gewünschten Kühleffekt bewirkt. Die Stärke dieses Effekts hängt davon ab, wie groß die durch den Vorgang erzeugte Oberfläche der Wassertröpfchen ist. Dies wiederum lässt sich etwa durch die Beschaffenheit der Düsen und den für den Durchgang aufgewendeten Druck beeinflussen. Der Druck ist jedoch nicht beliebig steigerbar, da die dafür nötige Energie in einer exponentiellen Kurve ansteigt und der gesamte Vorgang damit ab einem bestimmten Punkt unwirtschaftlich wird. „Wir haben daher viel an den Düsen selbst geforscht“, so Nieschalk. „Dabei ist es uns nun gelungen, die Oberfläche der Wassertröpfchen bei gleichbleibender Wassermenge um 115 Prozent zu erhöhen. Auf diese Weise haben wir den adiabaten Effekt und damit die Kühlleistung deutlich gesteigert. Die gestiegene Effizienz schlägt sich in einer entsprechenden Reduzierung der Betriebskosten nieder.“
 
Neue Kühl- und Klimalösungen
Zu den Nachteilen adiabatischer Kühlsysteme gehörten bisher neben der schwachen Effizienz etwa die hohen Wartungskosten und die rasche Korrosion der Lamellen am Wärmetauscher. Auch diese Probleme will Schneider Electric mit seinen im Dezember vorgestellten Adiabatik-Chillern gelöst haben. So sollen die Düsen komplett in das System integriert und damit bei Wartungsarbeiten leicht zugänglich sein. Demontage/Montage sollen so komplett entfallen. Und ein spezieller Filter vor den Wärmetauschern soll verhindern, dass nicht verdampftes Wasser mit den Lamellen in Berührung kommt. Korrosion sei damit zuverlässig vermieden. Die neuen Systeme, in denen die jüngste Adiabatik-Technik samt Mikroprozessorsteuerung zum Einsatz kommt, sind der Aquaflair BCEF und BREF. Die beiden Serien von Freikühlungssystemen sind für die Bereiche 300 bis 1.200 Kilowatt beziehungsweise 400 bis 1.200 Kilowatt ausgelegt. Für die Kommunikation stehen neben einer LAN-Karte zusätzlich RS485-Karten für die Verbindung zu Modbus-Protokollen sowie Anbindungsmöglichkeiten für BACnet, Lonworks, Trend, Metasys, TCP/IP und SNMP zur Verfügung, beim BCEF zusätzlich für KNX.
Mit der Uniflair-LE-HDCV-Reihe hat Schneider Electric zugleich auch noch eine neue Doppelbodenklimatisierung vorgestellt, die für Betreiber von Server-Räumen mit drei bis acht Rack-Reihen ausgelegt ist. „Auch hier war Energieeffizienz oberstes Designziel“, so Nieschalk. Bewirken sollen dies Lüfter mit schaufelförmigen Ventilatorblättern, die jetzt am unteren Ende des Geräts sitzen. Außerdem gibt es größere Wärmetauscher und größere Filter als in den Vorgängermodellen.

Der Autor auf LANline.de: ElCorrespondente

„Wir kombinieren Energie-Management, Automation und Software in vier Kernmärkten, die zusammen für rund 70 Prozent des Energieverbrauchs verantwortlich sind“, so Michel Arres, Vice President Schneider Electric IT-Business Deutschland. Foto: Stefan Mutschler

„Wir sehen Adiabatik nicht als pauschale Antwort auf jedes Kühlungsproblem. Unsere neuen Entwicklungen eliminieren aber die klassischen Nachteile der Technologie und machen sie zu einem vollwertigen Baustein in der Reihe der verschiedenen existierenden Kühlkonzepte“, erklärt Thomas Nieschalk, Systems Engineer Cooling bei Schneider Electric. Foto: Stefan Mutschler

Durch die V-förmige Anordnung der Kühllamellen lässt sich das Design der adiabatischen Chiller kompakt gestalten. Foto: Stefan Mutschler

Den größten Einzelposten beim Energieverbrauch im Rechenzentrum machen mit 33 Prozent die Kühlaggregate aus. Quelle: Green Grid