Kältezentrale des HLRS mit Wärmepumpe

Kältezentrale des HLRS mit Wärmepumpe

Rechenzentren als hochverfügbare Abwärmequelle

Zentral gekühlte Server werden bei der Planung von Wärmenetzen gerne übersehen

Voraussetzung für die zielführende Planung eines Wärmenetzes ist die Belastbarkeit der zugrunde liegenden Datenbasis. Diese beinhaltet neben diversen Randbedingungen im Kern alle Wärmequellen und -senken. Werden Angebots- oder Bedarfsträger bei der Erhebung übersehen oder unzureichend erfasst, können sie nicht in der Planung berücksichtigt werden. Dann besteht potenziell die Gefahr, dass eine nicht den realen Anforderungen entsprechende Auslegung des Wärmenetzes erfolgt.

Die Gefahr des Übersehens besteht insbesondere bei Abwärmequellen. Die Anwendung der Faustregel „Abwärme fällt an, wo Wertschöpfung entsteht“ führt in den meisten Fällen zu Unternehmen, die seit Jahrzehnten ortsansässig und daher bekannt sind. Diese Unternehmen verfügen zwar auch teilweise über Serverräume, deren Abwärme für eine Netzeinspeisung in Frage kommt, oftmals versprechen hier jedoch jüngere IT-Unternehmen deutlich größere Potenziale. Denn deren Wertschöpfung entsteht ausschließlich durch das Anbieten digitaler Produkte. Hierfür sind signifikant größere IT-Anschlussleistungen erforderlich, was sich direkt in gleichermaßen größeren Abwärmeströmen widerspiegelt.

 

Abwärme erschließen unter Berücksichtigung der Nachfragestruktur vor Ort

Bei Rechenzentren fällt Abwärme entweder mit Luft oder Wasser als direktem Trägermedium an. Klassischerweise werden IT-Komponenten luftgekühlt, da diese Technologie einfach installiert und skaliert werden kann. Mittels Wärmeübertrager kann ein solcher Abwärmestrom in der Regel Wasser mit einer Temperatur von circa 35 Grad liefern.

Eine etwas aufwendigere Variante stellt die Kühlung mit warmem Wasser direkt auf den deutlich heißeren und daher zu kühlenden Chip-Oberflächen dar. Diese liefert Wärme auf einem Temperaturniveau von bis zu 60 Grad und kann bei Bedarf ohne Wärmepumpe zu Heizzwecken eingesetzt werden.

Somit stehen grundsätzlich zwei Temperaturniveaus zur Integration in die örtliche Wärmebedarfsstruktur zur Verfügung. Auf Basis dieser Gegebenheiten ist es auch denkbar, dass eine Gemeinde Anreize setzt, um den Einsatz von Heißwasserkühlung für am Standort interessierte IT-Unternehmen attraktiver zu gestalten. Wie bei produzierenden Unternehmen gehört die Vermarktung von Abwärme auch bei Betreibern von Rechenzentren nicht zum Kerngeschäft. Um den hierfür erforderlichen Aufwand zu begrenzen, bietet sich ein Energieliefer-Contracting an, idealerweise mit dem Netzbetreiber. Es existieren unterschiedliche Vertragsmodelle, die dafür sorgen, dass sich die Nutzung der Abwärme für beide Parteien wirtschaftlich gestaltet. So kann das Wärmenetz dauerhaft mit Wärme gespeist werden, gleichzeitig sinken für den Betreiber die Kosten für die Kühlung.

Für die ersten Schritte auf dem Weg zur Umsetzung konkreter Maßnahmen, die initiale Bewertung und die weiterführende Projektanbahnung, existiert eine entsprechende Förderung unter dem Klimaschutz-Plus-Programm des Landes Baden-Württemberg. Speziell zur Unterstützung von Abwärmeprojekten in den ersten beiden Phasen, der Beratung und Planung, werden diese bezuschusst.

Die nach außen abgegebene Wärme ist deutlich sichtbar: Server liefern einen kontinuierlich anfallenden Abwärmestrom.

Die nach außen abgegebene Wärme ist deutlich sichtbar: Server liefern einen kontinuierlich anfallenden Abwärmestrom.

Abwärmenutzung am Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart (HLRS)

Ein Beispiel zur Nutzung von Rechenzentrums-Abwärme ist das Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart (HLRS). Der Heizwärmebedarf seiner Gebäude wird vollständig durch die eigene Rechenzentrums-Abwärme mit zwei Wärmepumpen gedeckt. Da das HLRS sehr leistungsstarke Rechner betreibt, steht deutlich mehr Abwärme zur Verfügung, als die eigene Heizung benötigt. Aufgrund der positiven Erfahrungen wird aktuell an einer Ausweitung der Abwärmenutzung gearbeitet.

In einer Studie wurden jüngst verschiedene Szenarien für die externe Nutzung der noch verbleibenden beträchtlichen Abwärmemenge entwickelt.

Aus diesen technisch machbaren Optionen gilt es nun, die für alle Akteure vor Ort insgesamt wirtschaftlichste Variante auszuarbeiten und auf den Weg der Umsetzung zu bringen.

 

Kompetenzzentrum Abwärme als Ansprechpartner für Unternehmen mit Abwärme

Das Abwärmekonzept des Landes Baden-Württemberg stellt die Handlungsgrundlage des Kompetenzzentrums Abwärme dar. Als zentraler Akteur bringt es alle relevanten Parteien zusammen und unterstützt diese auf dem Weg zu erfolgreich umgesetzten Abwärmeprojekten.

Das Kompetenzzentrum Abwärme beantwortet technische Fragen von Unternehmen zu Abwärmevermeidung, -verminderung und -nutzung, zur Regelung des Verhältnisses zwischen Abwärmelieferanten und Abwärmenutzern und bietet Unterstützung bei Förderanträgen. Ziel des Kompetenzzentrums ist es, die Zahl sinnvoller, wirtschaftlicher und erfolgreich umgesetzter Abwärmeprojekte in Baden-Württemberg signifikant zu steigern. Insbesondere geht es dabei darum, dafür zu sorgen, dass der rote Faden von der Initiierung bis hin zur Umsetzung nicht abreißt. Hierzu gibt es Hilfestellung bei allen Schritten, sei es als neutraler Ansprechpartner, Vermittler oder Moderator.

Da eine Abwärmenutzung bei Rechenzentren meist in einem externen Wärmenetz erfolgt, arbeitet das Kompetenzzentrum Abwärme bei Beteiligung kommunaler Netze eng mit dem bei der KEA-BW zur Unterstützung der Kommunen bei der Entwicklung kommunaler Wärmepläne angesiedelten Kompetenzzentrum Wärmewende (siehe Artikel auf Seite 12, Artikel im „Blickwinkel“) zusammen.

 

Weitere Informationen unter:

www.pure-bw.de/de/erstberatung-projektanbahnung-abwaermenutzung

 

Für Rückfragen:

Dr. Erik Heyden, Projektleitung Kompetenzzentrum Abwärme, Umwelttechnik BW GmbH
Tel.: +49 711 252841-58,  erik.heyden@umwelttechnik-bw.de

www.abwaerme-bw.de


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