Kundenspezifische Freikühler kühlen grünes Rechenzentrum von Mainova Webhouse
Nachhaltigkeit und Energieeffizienz im Fokus
Ein neues Rechenzentrum in Frankfurt, das in der zweiten Jahreshälfte in Betrieb gehen soll, steht ganz im Zeichen der Nachhaltigkeit und wird von 30 energieeffizienten Rückkühlern von Kelvion unterstützt. Mainova WebHouse, eine Tochtergesellschaft von Mainova, einem der größten deutschen Energieversorger, steht hinter dem Projekt. Das Rechenzentrum wird mit 100 % Ökostrom betrieben, unterstützt durch eine installierte Solaranlage. Darüber hinaus wird die Abwärme des Rechenzentrums von anderen Gebäuden in der Umgebung genutzt.
Die Mainova WebHouse GmbH, eine hundertprozentige Tochter der Mainova AG, baut in Frankfurt einen effizienten und nachhaltigen Rechenzentrums-Campus mit einer IT-Last von insgesamt 30 Megawatt. Der Campus wird auf einer Fläche von ca. 10.500 Quadratmeter aus zwei Rechenzentren bestehen, die durch einen Skywalk miteinander verbunden werden. Der Bau von fünf weiteren Rechenzentren bis 2030 ist geplant.
Effizienz und Nachhaltigkeit sind die wichtigsten Treiber bei der Entwicklung der Mainova WebHouse Rechenzentren. Entsprechend der Nachhaltigkeitsstrategie von Mainova WebHouse wird der Rechenzentrums-Campus ausschließlich mit Ökostrom betrieben und ist dank der Flächenausnutzung, ökologischer Bauweise und hoher Effizienz mit LEED Gold Standard ausgezeichnet. Darüber hinaus versorgt das Rechenzentrum die Nachbarschaft mit Heizenergie, die durch die erzeugte Abwärme gewonnen wird.
Die effiziente Planung des Rechenzentrums spiegelt sich vor allem in der jährlichen Stromverbrauchseffizienz von PUE < 1,2 (PUE = Power Usage Effectiveness) wider, die für die sichere Versorgung der untergebrachten IT-Anlagen auf Wasser (Grundwasser, Trinkwasser etc.) verzichtet. Die im Rechenzentrum entstehende Abwärme wird bis zu einer Außentemperatur von 18 °C zu 100 % ausschließlich mit freier Kühlung abgeführt. „Dank innovativsten Planungsansätzen, Verwendung der effizientesten Kühl- und Stromversorgungsanlagen sowie ausgeklügelten Betriebsstrategien erfüllen unsere Rechenzentren schon jetzt den künftigen Anforderungen des neuen Energieeffizienzgesetzes (EnEfG) und gehören zu den effizientesten und nachhaltigsten Rechenzentren in Frankfurt“, sagt Engineering Direktor von Mainova WebHouse Artur Gorlovsky.
Für die Netzersatzanlagen, die für die Versorgungssicherheit des Rechenzentrums sorgen, wird ein Selektives Katalytisches Reduktionssystem verwendet, um die Abgasemissionen zu halbieren. Die Netzersatzanlagen können auch mit synthetischen Kraftstoffen betrieben werden. Die synthetischen Kraftstoffe können mit Einsatz der erneuerbaren Energien mit Verwendung von CO2 aus Umgebungsluft hergestellt werden.
Darüber hinaus sorgt die Begrünung der Fassade und des Außengeländes einerseits für die Isolation und Kühlung, andererseits verbessert sie auch die architektonische Attraktivität des Rechenzentrums. Weiter wird ein Grünstreifen zwischen den Gebäuden für Insekten, Vögel und Fledermäuse erhalten bleiben und gepflegt werden. Hinzu kommen beispielsweise Mobilitätsangebote wie Elektroladesäulen sowie Car- und Bikesharing für die Belegschaft des Rechenzentrums. Die Einrichtung soll im Sommer 2024 bezugsfertig sein.
Nachhaltige Kühlung
Zur nachhaltigen Kühlung des Rechenzentrums hat sich Mainova WebHouse für eine wasserbasierte Lösung entschieden. Im Gegensatz zum industriellen Standard, Wasser/Glykol als Korrosionsschutz zu verwenden, reduziert ein vollständig wasserbasiertes System für die Rückkühler die Energiekosten signifikant. Da der Trockenkühler in Frankfurt betrieben wird, sind Schutzmaßnahmen gegen Frostschäden unerlässlich. Die Trockenkühler von Kelvion erfüllen sämtliche Anforderungen an Nachhaltigkeit und Zuverlässigkeit und sind darüber hinaus mit einem Frostschutzsystem ausgestattet.
Zusammen mit dem Forschungs- und Entwicklungsteam von Kelvion hat das Produktionsteam eine maßgeschneiderte Wärmeübertragerlösung für Mainova Webhouse entwickelt. Nach erfolgreichen Tests wurden 30 Einheiten mit einer Länge von jeweils 10 Metern und 16 Ventilatoren ausgeliefert. Jeder der neuen Kühler erreicht mit 16 Ventilatoren die gleiche Leistung wie vergleichbare Produkte mit 18 Ventilatoren, was zu niedrigeren Betriebskosten führt.
Gesetzliche Verpflichtungen
Rechenzentrumsbetreiber sind ab diesem Jahr dazu verpflichtet, 50 % nicht geförderten Strom aus erneuerbaren Energien zu beziehen – ab 2027 sogar zu 100 %. Das führt dazu, dass bewährte Lösungen nicht mehr einfach eins zu eins übernommen werden können. Betreiber von Rechenzentren müssen sich neben ihrer Hauptaufgabe, Daten rund um die Uhr an 365 Tagen im Jahr zu verarbeiten, verstärkt den neuen Rahmenbedingungen anpassen.
Schon heute wird ein PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) von unter 1,3 als Standard angesehen und verstärkt auf Wärmerückgewinnnung gesetzt – im Jahr 2000 waren noch PUE-Werte von 2,0 Standard in der Branche. Seitdem wurden durch innovative Kühlkonzepte und Weiterentwicklungen in der Serverhardware erhebliche Verbesserungen im Energieverbrauch erzielt. Aktuell liegt der Schnitt bei einem PUE-Wert von 1,5, wobei moderne innovative Rechenzentren wie das von Mainova WebHouse schon jetzt Werte von 1,2 erzielen. Um diesen zu erreichen, setzt das Mainova WebHouse unter anderem auf Photovoltaik und Abwärmenutzung. Damit ist es schon vor der gesetzlichen Vorgabe zur Wärmerückgewinnung in der Lage, durch den Einsatz einer Wärmepumpe die Abwärme zu nutzen. Konkret wird das Kulturzentrum „Batschkapp“ in der Nachbarschaft mit Wärme versorgt. Dank dieser Maßnahmen und dem Einsatz von energieeffizienten Rückkühlern erreicht das Mainova WebHouse bereits jetzt einen sehr niedrigen PUE-Wert von unter 1,2.
Kühler mit weniger Ventilatoren
Die Rückkühler werden glycolfrei betrieben. Dadurch spart man den sekundären Kreislauf und kann das Temperaturniveau um 1°C anheben. Zusätzlich sinken die Druckverluste auf der Luft- und der Wasserseite. Kelvion setzt auf patentierte Lamellen-Geometrien, welche die Wärmeübertrager noch effizienter machen. Dadurch kann die gleiche Leistung mit weniger Ventilatoren abgerufen werden, was wiederum das Gesamtsystem energieeffizienter macht.
Planungs- und Entwicklungszeit
Kundenspezifische Lösungen erfordern stets eine enge Zusammenarbeit zwischen Vertrieb, R&D und Produktion. Insbesondere die Anforderungen an den Frostschutz haben das Fachwissen mehrerer Experten gefordert, damit eine technisch einwandfreie Lösung sichergestellt werden konnte. Darüber hinaus werden in der Rechenzentrumsbranche zuverlässige Leistungsdaten als Standard vorausgesetzt. Daher wurden Factory Acceptance Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass die gelieferten Lösungen den vereinbarten Spezifikationen entsprechen.
Natürlich hängt die Projektumsetzung immer von den Rahmenbedingungen und Kundenspezifikationen ab. Im Fall Mainova WebHouse sind von der ersten Anfrage, über die Auftragserteilung bis zur Installation etwa zwölf Monate vergangen. Das ist für die Größe des Projekts eine sehr gute Zeit. Damit das Projekt nach Plan umgesetzt werden kann und man auf mögliche Änderungen flexibel reagieren konnte, war die enge und partnerschaftliche Zusammenarbeit entscheidend. Es ist wichtig, dass alle beteiligten Teams pragmatisch und effizient zusammenarbeiten, um die Kundenanforderungen bestmöglich zu erfüllen.
