Rechenzentren: Effiziente Abwärmenutzung geht nicht? Geht doch!
Eigentlich wollte die Bundesregierung für Rechenzentren, die ab Juli 2026 in Betrieb gehen, eine teilweise Abwärmenutzung verpflichtend machen . Das kam in der Branche nicht gut an . Zu teuer, unpraktikabel, unwirtschaftlich sei das, so die Kritik. Bei Nlighten sieht man das anders - und hat auch praktische Erfahrung.
Das Unternehmen wurde 2021 gegründet, mit 35 Mitarbeitern betreibt es bundesweit zehn Rechenzentren, in Frankreich hat Nlighten noch einmal 23 Mitarbeiter. Was das Unternehmen beim Betrieb seiner Rechenzentren anders macht, hat uns CTO Chad McCarthy im Interview erklärt.
Rein anhand der Daten klingt Nlighten erst einmal nicht nach einem idealen Kandidaten für effizienten und nachhaltigen Betrieb: Das Unternehmen betreibt kleine Edge-Rechenzentren mit Anschlussleistungen zwischen 1 und 3 MW, produziert also verhältnismäßig geringe Wärmemengen und bedient hauptsächlich Colocation-Kunden. Hier bietet der Betreiber nur die Infrastruktur an, in die Kunden ihre eigene Hardware einstellen.
Das bedeutet zunächst einmal schlechtere Planbarkeit. Schließlich weiß der Betreiber nicht, wie viel elektrische Leistung ein Kunde einstellt - und wie viel Wärme seine Hardware produziert, die dann einem möglichen Abnehmer angeboten werden kann.
Was zunächst problematisch klingt, funktioniert laut McCarthy mit etwas Erfahrung allerdings reibungslos: Man lerne schnell, das Kundenverhalten ein- und realistische Wärmekapazitäten abzuschätzen. Da zudem sämtliche Technik, von der Stromversorgung bis zu den Kältemaschinen, modular aufgebaut ist, lässt sie sich nach Bedarf zu- und abschalten.
Das hat, neben einer höheren Effizienz, noch weitere Vorteile: Alle Rechenzentren verwenden die gleiche Technik, lassen sich bei Bedarf erweitern und binden so weniger Kapital. Trotz der ungünstig scheinenden Voraussetzungen und, verglichen mit Freiluftkühlung , energieintensiveren Kühltechnik, kann Nlighten mit Wärmeerzeugung auch die einst als Vorgabe geplante Power Usage Effectiveness (PUE) von 1,3 erreichen. Das bedeutet, dass 30 Prozent des Energiebedarfs der Rechentechnik zusätzlich für den Betrieb erforderlich sind - also für Klimatisierung, unterbrechungsfreie Stromversorgung und Büros.
Gekühlt wird mit Wärmepumpen
Weiterer häufiger Kritikpunkt an der Abwärmenutzung: Rechenzentren lieferten zu niedrige Temperaturen, die erst aufwendig aufbereitet werden müssten. Stimmt, sagt McCarthy, um Wärmepumpen komme man nicht herum. Daher verwendet Nlighten sie, entgegen ihrem geläufigeren Einsatz, direkt als Kältemaschinen. So können Kunden Vorlauftemperaturen zwischen 55 und 90 °C angeboten und je nach Bedarf geregelt werden.
Am Standort Eschborn wird damit etwa künftig das Wiesenbad geheizt, das aktuell erweitert wird. Hier sei es, so McCarthy, sogar von Vorteil, dass Nlighten verhältnismäßig kleine Rechenzentren betreibt: So ist es leichter, einen Abnehmer für die Abwärme zu finden. Der Wärmebedarf des Schwimmbads in Eschborn etwa passe gut zum Angebot des Rechenzentrums. Solche Kooperationen könnten künftig häufiger werden, denn kleine Rechenzentren gewinnen laut McCarthy an Bedeutung, um Daten lokal und mit geringer Latenz zur Verfügung zu stellen.
Aber lassen sich für deren Abwärme auch Kunden finden?
Attraktives Wärmeangebot, klassisches Rechenzentrum
Da die Wärmepumpen zentraler Bestandteil des Kühlkonzepts sind, sei Nlightens Angebot, so McCarthy, für Wärmekunden sehr attraktiv: Sie haben kaum Aufwand, da sämtliche Technik bereits im Rechenzentrum vorhanden ist, lediglich die Wärmeleitungen müssen häufig noch gebaut werden.
Die baue man oft mit dem entsprechenden Abnehmer zusammen, wenn möglich werden aber auch Infrastrukturpartner wie lokale Nah- und Fernwärmeanbieter einbezogen. In der Nähe von Düsseldorf etwa arbeitet Nlighten nicht direkt mit einem Abnehmer, sondern mit einem lokalen Fernwärmeanbieter zusammen.
Aber auch für Nlighten selbst hat die höhere Temperatur Vorteile: So kommen die Rechenzentren selbst im Hochsommer ohne sogenannte Nasskühler aus. Ist die Außentemperatur zu hoch, werden deren Wärmetauscher mit Wasser besprüht, das verdampft. Dadurch wird dem Kühlmedium mehr Energie entzogen, um es auf seine Solltemperatur zu bringen. Das führt dazu, dass Rechenzentren teils einen enormen Wasserbedarf haben . Niedrige Temperaturen haben nicht nur bei der Abwärmenutzung Nachteile.
Im Rechenzentrum gibt es keine Überraschungen
Abgesehen vom anderen Kühlsystem macht Nlighten im Rechenzentrum nichts anders, als es ohnehin Best Practice ist: Es gibt einen Warm- und einen Kaltgang, Kühlmedium ist hier Luft - auch wenn Kunden die Möglichkeit haben, Direktwasserkühlung (g+) zu nutzen. Über Luft-Wasser-Wärmetauscher wird die Luft aus dem Warmgang gekühlt, bevor sie in den Kaltgang zurückgeführt wird. Dem Wasser im Kühlkreislauf entziehen die Wärmepumpen Energie - und kühlen es so.
Allerdings arbeitet Nlighten mit einer im Vergleich zu vielen anderen Rechenzentren höheren Eintrittstemperatur von 27 °C. Diesen Wert wollte auch die Bundesregierung zur Vorgabe machen. Manchen Kunden sei das noch schwer zu vermitteln, so McCarthy, man entspreche aber damit der Klasse A1 aus den Leitlinien der American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers(öffnet im neuen Fenster) , kurz ASHRAE. Die spricht weltweit beachtete Empfehlungen für die klimatischen Bedingungen in Rechenzentren aus, A1 ist dabei die strengste der sechs definierten Klassen.
Stellt sich noch die Frage: Lohnt sich der Verkauf der Abwärme für die Betreiber von Rechenzentren?
Das Rechenzentrumsgeschäft wird vielfältiger
Eines stellt McCarthy klar: Ein besonders lukratives Geschäft sei die Vermarktung der Abwärme nicht. Das erfordere schon Einsatz, Nlighten sehe das aber als gesellschaftliches Projekt: "Es geht darum, dass das Rechenzentrum eine nützliche Funktion in der Gemeinde hat." Dabei lobt er die Politik: Man erfahre in Deutschland viel Unterstützung.
Neben der Abwärme hat Nlighten noch für eine weitere Rechenzentrumsressource, die Notstromgeneratoren, eine sinnvolle Verwendung gefunden. Anders als die meisten anderen Betreiber, die Dieselaggregate nutzen , setzt man mit Biogas betriebene Generatoren ein. Und die werden nicht nur einmal im Monat angeworfen, um sicherzustellen, dass sie funktionieren: Nlighten nutzt sie zur Bereitstellung von Regelenergie , die kurzfristige Schwankungen im Stromnetz ausgleicht.
Das stellt eine weitere Einnahmequelle dar und zeigt: Das Geschäft der Betreiber von Rechenzentren dürfte künftig vielfältiger werden - auch wenn natürlich der Betrieb der Server das zentrale Element bleibt.
Kein Nachteil für kleine Betreiber
Ein komplexeres Geschäftsmodell klingt nach einem Nachteil für kleine Betreiber, McCarthy sieht das allerdings nicht so: Da das Wärmegeschäft lokal sei, stünden auch die Großen vor den gleichen Herausforderungen. Mit kleineren Rechenzentren sei es zudem einfacher, die anfallende Abwärme zu vermarkten, da sich leichter ein passender Abnehmer finden lasse.
Auch bei den Kunden setze ein Umdenken ein: Sie legten mittlerweile ebenfalls mehr Wert auf Effizienz und akzeptieren die veränderten Rahmenbedingungen. Allerdings habe man, sagt McCarthy, auch keine Bestandskunden, denen etwa niedrigere Temperaturen zugesagt wurden. Zwar sind die meisten der Rechenzentren Bestandsbauten, allerdings kauft Nlighten alte Rechenzentren und modernisiert diese. Mit der Modernisierung enden auch die alten Verträge, schließlich lässt sich nur schwer um laufende Server herum bauen. Eine Modernisierung ist regelmäßig erforderlich, denn die Lebensdauer technischer Anlagen ist begrenzt, das gilt auch für Rechenzentren. Hier liegt sie üblicherweise zwischen 10 und 30 Jahren.
Auf Bestand zu setzen hat, so McCarthy, mehrere Vorteile: Die Infrastruktur, also Strom- und Netzwerkanbindung, ist bereits vorhanden. Die Nutzung eines bestehenden Gebäudes ist zudem ökologisch sinnvoll, da eine Renovierung geringere Emissionen verursacht als ein Neubau - und sie geht schneller. Wenn es erforderlich sei, werde Nlighten aber auch neue Rechenzentren bauen.
Die Möglichkeiten, Rechenzentren nachhaltiger zu betreiben, gibt es also, auch unter schwierig erscheinenden Voraussetzungen. Werden sie im Rahmen geplanter Modernisierungen genutzt, würde das eine langfristige Transformation der Branche ermöglichen. Ob Nlighten mit seinem Ansatz und Unternehmensphilosophie einen Trend setzt, wagt McCarthy allerdings noch nicht abzuschätzen.