Rechenzentren und die Herausforderung des Wasserverbrauchs

Das Energieeffizienzgesetz (EnEfG), das am 18. November 2023 in Deutschland in Kraft trat, signalisiert einen wichtigen Schritt hin zu einem reduzierteren Energieverbrauch und einer geringeren Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Beides ist entscheidend im globalen Kampf gegen den Klimawandel.

Daher wird die Umsetzung des EnEfG zweifellos von anderen Ländern aufmerksam verfolgt. Insbesondere im Bereich der Rechenzentren wirft das Gesetz jedoch Fragen auf, die mit anderen Nachhaltigkeitsbestrebungen – speziell dem Wasserverbrauch – in Konflikt stehen.

Die Balance zwischen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit in der IT-Infrastruktur

Das Gesetz sieht für Rechenzentren, die ab Juli 2026 den Betrieb aufnehmen, eine Energieverbrauchseffektivität (Power Usage Effectiveness) von unter 1,2 vor. Die meisten dieser Rechenzentren befinden sich bereits in der Planungs- oder Genehmigungsphase und sind daher für den Einsatz der derzeit am Markt eingesetzten IT-Geräte ausgelegt. Diese sind größtenteils luftgekühlt und arbeiten innerhalb des von ASHRAE TC9.9 empfohlenen Bereichs. Um den geforderten PUE-Wert mit den luftgekühlten IT-Geräten zu erreichen, wäre der Einsatz von Verdunstungskühlung notwendig, was jedoch einen erhöhten Wasserverbrauch zur Folge hätte. Jedoch haben sich alle Mitglieder des Climate Neutral Data Centre Pact (Pakts für klimaneutrale Rechenzentren) auch dazu verpflichtet, den Wasserverbrauch zu reduzieren. Die Bestimmungen des EnEfG stehen in direktem Widerspruch zu diesen Bemühungen.

Die Nutzung von Verdunstungskühlung führt zu einer erheblichen zusätzlichen Belastung für die Trinkwasserversorgung. Sie erfordert Wasseraufbereitungsanlagen und den Einsatz von Chemikalien, die zusätzliches Abwasser verursachen. Das Abwasser aus dem Rechenzentrum muss dann in einer Kläranlage weiter aufbereitet werden, um es wieder in das Wasserversorgungsnetz einspeisen zu können. Das Wasser muss außerdem enthärtet werden, um die laufende Wartung des Kühlsystems zu reduzieren, und diese Enthärtungsanlagen benötigen Salz – viel Salz. Nicht nur der Betrieb der Wasseraufbereitungs- und -kläranlangen, sondern auch die Herstellung und Lieferung der benötigten Chemikalien und Salze verbraucht Energie, was in einer gesamtheitlichen Betrachtung nicht vergessen werden darf.

Wir sehen zwar immer neue flüssigkeitsgekühlte IT-Geräte auf den Markt kommen, seien es Immersions-, Liquid-to-Chip-Kühlung oder Hintertür-Wärmetauscher (nicht ganz echte Flüssigkeitskühlung, sondern Kühlung an der Quelle). Es gibt bisher jedoch keine dominierende Lösung. Das Einzige, was wir wissen, ist, dass alle diese Technologien die Ableitung von Wärme an Wasser erfordern, das wiederum gekühlt werden muss. Zum jetzigen Zeitpunkt müssen Rechenzentren also auf wasserbasierte Kühlsysteme (und nicht auf luftbasierte) ausgelegt sein, um die künftige Flüssigkeitskühltechnologie aufnehmen zu können.

Stückweise Annäherung an das Ziel

Kühlsysteme mit einem jährlichen PUE-Wert von weniger als 1,3 ohne den Einsatz von Verdunstungswasser sind absolut realisierbar – dank Fortschritten bei Kältemaschinen, Kompressoren und freier Kühlung im Winter. Diese Systeme könnten aktuelle luftgekühlte IT-Geräte (gemäß den ASHRAE TC9.9 empfohlenen Bedingungen) unterstützen und zugleich eine Integration mit zukünftigen flüssigkeitsgekühlten Geräten ermöglichen, ohne auf Wasserverdunstung angewiesen zu sein. Diese Lösung bräuchte nur etwas mehr Zeit. 

Ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele sind sinnvoll, jedoch sollten diese im Kontext betrachtet werden, zum Beispiel wenn es um den Übergang von Technologien geht. Ein möglicher Lösungsansatz wäre, den PUE-Wert bis 2026 bei 1,3 zu belassen und einen PUE-Wert von 1,2 ab Juli 2028 anzustreben. In dieser Zeit könnte die gerade beginnende Umstellung auf flüssigkeitsgekühlte Geräte weiter an Dynamik gewinnen und sich zum Mainstream entwickeln. Durch wassergekühlte Geräte kann die Kühlwassertemperatur erhöht werden, wodurch der Wasserverbrauch gesenkt und dennoch einen PUE-Wert von 1,2 erreicht werden kann.

Für Nachhaltigkeit gemeinsam an einem Strang ziehen

Offene Gespräche, Transparenz und eine ganzheitliche Analyse sind entscheidend, um einen nachhaltigen Wandel zu erreichen. Die Branche ist offen für den Dialog und engagiert, gemeinsam Fortschritte auf dem Weg in eine nachhaltige Zukunft zu machen.

Michael Barth, Senior Corporate Counsel, Europe und Head of Legal, Germany bei CyrusOne