{"id":26515,"date":"2025-07-22T10:43:34","date_gmt":"2025-07-22T09:43:34","guid":{"rendered":"https:\/\/verdaenergy.de\/coole-rechenpower\/"},"modified":"2025-07-22T10:43:34","modified_gmt":"2025-07-22T09:43:34","slug":"coole-rechenpower","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/verdaenergy.de\/en\/coole-rechenpower\/","title":{"rendered":"Co\ufeffole Rechenpower"},"content":{"rendered":"
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K\u00fcnstliche Intelligenz (KI) kann uns auf vielf\u00e4ltige Weise unterst\u00fctzen. Von der Navigation durch den Stra\u00dfenverkehr \u00fcber das Verfassen von Reden bis zur Analyse von Gesch\u00e4ftszahlen \u2013 entsprechende Systeme sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken.\n<\/p>\n

Doch es gibt auch die andere Seite der Medaille. KI bringt zwar gro\u00dfen Nutzen, doch die Technologie ben\u00f6tigt daf\u00fcr enorme Rechenleistung und somit viel Energie. Die Internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert, dass sich der Strombedarf von Rechenzentren bis 2030 verdoppeln wird. Vor allem angetrieben durch die wachsende KI-Nutzung werde die Nachfrage weltweit auf 945 Terawattstunden ansteigen, was etwas mehr als dem Stromverbrauch Japans entspreche, hei\u00dft es in dem IEA-Bericht.\n<\/p>\n

Damit w\u00e4chst der Druck, die Informationstechnik m\u00f6glichst stromsparend zu betreiben. Dieser wird noch erh\u00f6ht durch das Energieeffizienzgesetz (EnEfG), das die Betreiber von Rechenzentren zu umfassenden Ma\u00dfnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz verpflichtet. So d\u00fcrfen unter anderem neu gebaute Rechenzentren, die nach dem 1. Juli 2026 in Betrieb genommen werden, einen PUE-Wert von 1,2 nicht \u00fcberschreiten. Die PUE (Power Usage Effectiveness) ist die Kennzahl, die das Verh\u00e4ltnis des Gesamtenergieverbrauchs eines Rechenzentrums zum Energiebedarf f\u00fcr den Betrieb der IT-Infrastruktur angibt. Je niedriger die PUE, desto h\u00f6her ist die Energieeffizienz.\n<\/p>\n

Klimatisierung ist der Energiefresser
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Ein wichtiger Hebel f\u00fcr eine gute PUE ist die Klimatisierung. Auf die K\u00fchl- und Umluftsysteme k\u00f6nnen 25 Prozent oder bei nicht optimal ausgelegter oder veralteter Technik sogar bis zu 50 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs eines Rechenzentrums entfallen. Dabei gibt es mehrere Herausforderungen zu bew\u00e4ltigen. Die eine ist der hohe Energieverbrauch der K\u00fchlanlagen selbst. Eine andere ist die hohe W\u00e4rmedichte, die durch die kompakte Anordnung der Server entsteht.\n<\/p>\n

F\u00fcr die K\u00fchlung stehen mehrere Methoden zur Verf\u00fcgung. Am weitesten verbreitet ist zurzeit noch Luftk\u00fchlung. Besonders effizient ist die direkte freie K\u00fchlung, bei der Au\u00dfenluft vor die Server geleitet wird. Die warme Luft, die von den Servern abgegeben wird, wird nach drau\u00dfen abgef\u00fchrt. Eine weitere Methode stellt die indirekte freie K\u00fchlung dar. Dabei gelangt die Au\u00dfenluft nicht direkt in das Rechenzentrum. Stattdessen wird die W\u00e4rme \u00fcber einen W\u00e4rmetauscher abgef\u00fchrt.\n<\/p>\n

Durch die Aufteilung des Rechenzentrums in Kalt- und Warmg\u00e4nge findet keine Vermischung von Zu- und Abluft statt. Das bedeutet: Die kalte Luft wird aus einem Gang von den Servern angesaugt. Die erw\u00e4rmte Luft hingegen str\u00f6mt anschlie\u00dfend von den Servern in einen anderen getrennten Gang, von wo sie nach drau\u00dfen transportiert wird.\n<\/p>\n

Diese Verfahren funktionieren auch noch bei 28 Grad Celsius Au\u00dfentemperatur. Somit l\u00e4sst sich ein Rechenzentrum auf diese Weise in gem\u00e4\u00dfigtem Klima die meiste Zeit des Jahres k\u00fchlen. Bei h\u00f6heren Au\u00dfentemperaturen kann die adiabate Verdunstungsk\u00fchlung Vorteile biete. Dabei wird die angesaugte Zuluft \u00fcber einen mit Wasser bespr\u00fchten W\u00e4rme\u00fcbertr\u00e4ger abgek\u00fchlt. Damit l\u00e4sst sich auch bei 40 Grad Celsius Au\u00dfentemperatur noch eine Zuluft mit 26 Grad Celsius erreichen.\n<\/p>\n

Betreiber Firstcolo beispielsweise nutzt f\u00fcr seine Rechenzentren direkte und indirekte freie K\u00fchlung und erreicht damit PUE-Werte von bis zu 1,25, wie Gr\u00fcnder und Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer Jerome Evans berichtet. Im Durchschnitt liege die PUE bei circa 1,5.\n<\/p>\n

Rechenleistung wird immer gr\u00f6\u00dfer
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Die Zukunft geh\u00f6rt aber einer anderen K\u00fchltechnik. Denn zwei Entwicklungen f\u00fchren dazu, dass die Leistungsdichten der Chips extrem zunehmen und dadurch das K\u00fchlen mit Luft zunehmend schwieriger wird. Dazu z\u00e4hlt die schon erw\u00e4hnte wachsende Nutzung von KI. Der andere Grund ist das Mooresche Gesetz, das vom Intel-Mitgr\u00fcnder Gordon Moore erstmals formuliert wurde. Es besagt, dass sich aufgrund des technologischen Fortschritts die Transistoranzahl auf integrierten Schaltkreisen etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Die Rechenleistung wird somit also immer gr\u00f6\u00dfer. Die Stromaufnahme der Chips steigt deutlich. Schon 60 Kilowatt pro Rack \u2013 also Serverschrank \u2013 \u00fcberfordern jedoch die Luftk\u00fchlsysteme. Nvidia, der gr\u00f6\u00dfte Produzent der f\u00fcr KI-Anwendungen notwendigen Grafikprozessoren, plane mit 100 bis 150 Kilowatt pro Rack, berichtet Evans.\n<\/p>\n

Zur K\u00fchlung der Infrastruktur wird daher k\u00fcnftig mit Wasser gearbeitet. Gemeint ist das sogenannte Liquid Cooling. Bei der g\u00e4ngigsten Methode \u2013 dem sogenannten Direct-to-Chip (DTC) \u2013 sitzt eine von Fl\u00fcssigkeit durchstr\u00f6mte K\u00fchlplatte direkt auf den Hauptw\u00e4rmequellen der Server. \u00dcblicherweise wird daf\u00fcr Wasser verwendet. Die W\u00e4rme wird dabei \u00fcber geschlossene K\u00fchlkreisl\u00e4ufe abgef\u00fchrt.\n<\/p>\n

Da Fl\u00fcssigkeiten W\u00e4rme besser leiten als Luft, kann die W\u00e4rme schneller und effektiver abgeleitet werden. So lassen sich deutlich mehr Server auf einer kleinen Fl\u00e4che unterbringen, ohne dass \u00dcberhitzung droht. Im Vergleich zur Luftk\u00fchlung erm\u00f6glicht Liquid Cooling laut Firstcolo eine bis zu dreifach h\u00f6here Energieeffizienz in der K\u00fchlung. Dadurch lasse sich der PUE-Wert signifikant verbessern. Nach Meinung von Evans ist Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung der n\u00e4chste technologische Sprung, der die Energieeinsparung im Rechenzentrum entscheidend voranbringt.\n<\/p>\n

An Liquid Cooling f\u00fchrt kein Weg vorbei
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F\u00fcr die Betreiber von Rechenzentren wird auf lange Sicht wohl kein Weg an Liquid Cooling vorbeif\u00fchren. Da die Grafikprozessoren deutlich mehr W\u00e4rme produzieren als herk\u00f6mmliche Chips, legen sie die Hersteller gleich f\u00fcr die Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung aus. Nvidia stellt seine Produktion schon entsprechend um. 80 Prozent der ausgelieferten Serverchips sollen k\u00fcnftig liquid-gek\u00fchlt sein.\n<\/p>\n

\u201eDass man im KI-Rechenzentrum nicht mehr mit Luft weiterkommt, ist jedem in der Branche mittlerweile klar\u201c, sagt Philipp Guth im Interview mit dem Magazin IT Director. \u201eSo gut wie in jedem neuen Projekt geht es um Wasserk\u00fchlung.\u201c Guth ist Technikvorstand des Rechenzentrumsausr\u00fcsters Rittal, der jetzt seine Strategie auf die entsprechende K\u00fchltechnologie ausgerichtet hat. Sein Unternehmen hat im vergangenen Jahr ein Liquid-Cooling-System auf den Markt gebracht, das eine K\u00fchlleistung von \u00fcber einem Megawatt erbringt. Rittal setzt dabei auf Standards und einen modularen Aufbau, um die L\u00f6sung bei Bedarf erweitern zu k\u00f6nnen. Das Rack besitzt standardisierte Anschl\u00fcsse, um die zentralen Zu- und Abl\u00e4ufe des Wasserkreislaufs koppeln zu k\u00f6nnen.\n<\/p>\n

Der Trend zum Liquid Cooling bedeutet aber nicht, dass die Luftk\u00fchlung ein Auslaufmodell ist. \u201eGrunds\u00e4tzlich vertragen sich Wasser und Elektronik nicht so gut\u201c, sagt Guth. \u201eDaher nutzt man diese Art der K\u00fchlung nur dort, wo es sein muss.\u201c Die Prozessoren w\u00fcrden zwar wassergek\u00fchlt. Die Restw\u00e4rme der umliegenden Komponenten m\u00fcsse aber ebenfalls abgef\u00fchrt werden. Und dies geschieht laut Guth weiterhin mit Luft. So wird man in den Rechenzentren k\u00fcnftig wohl zunehmend Kombinationen aus den verschiedenen K\u00fchltechnologien sehen, um die verschiedenen Vorteile zu nutzen.\n<\/p>\n

Wasserk\u00fchlung besser im Neubau
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Zudem ist die Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung mit mehr Kosten verbunden. Die Systeme sind in der Anschaffung aktuell deutlich teurer als die herk\u00f6mmlichen Luftk\u00fchll\u00f6sungen \u2013 aufgrund der gr\u00f6\u00dferen Komplexit\u00e4t der Technik und der noch geringeren St\u00fcckzahlen. Liquid Cooling erfordert zudem eine sorgf\u00e4ltigere Planung. Die vorhandene Infrastruktur muss beispielsweise die Verlegung der notwendigen Rohre erm\u00f6glichen. Evans geht davon aus, dass sich in vielen Bestandsrechenzentren ein entsprechendes K\u00fchlkonzept gar nicht umsetzen l\u00e4sst. Stattdessen w\u00fcrden auf absehbare Zeit viele neue Rechenzentren entstehen, so seine Prognose.\n<\/p>\n

Ein Neubau kann dann direkt auf die speziellen Anforderungen durch die KI-Server und die dazugeh\u00f6rige Klimatisierung ausgelegt werden. Das gelte etwa auch f\u00fcr die Statik des Geb\u00e4udes. \u201eDas Dach ist einer hohen Belastung ausgesetzt, denn es muss die tonnenschweren R\u00fcckk\u00fchler f\u00fcr die Liquid-Systeme tragen k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Evans. Sein Unternehmen baut daher gerade in Rosbach in der N\u00e4he von Frankfurt ein spezielles KI-Rechenzentrum auf.\n<\/p>\n

Herausforderungen in der Zukunft
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Guth geht von einem anhaltenden Trend zur DTC-K\u00fchlung aus. Auch wenn die Chipleistungen weiter steigen, k\u00f6nne mit dieser Technologie die Klimatisierung eines Rechenzentrums gew\u00e4hrleistet werden. Zu erwarten sind seiner Meinung nach Rack-Leistungen jenseits von 250 Kilowatt. Dann m\u00fcssen laut Guth allerdings noch zwei Fragen beantwortet werden: Wie gelangt bei diesem hohen Strombedarf die Energie ins Rack? Und: Wie bringt man die W\u00e4rme nach drau\u00dfen? Denn mehr W\u00e4rmeleistung ben\u00f6tigt auch h\u00f6here Volumenstr\u00f6me an Wasser und somit gr\u00f6\u00dfere Rohrdurchmesser.\n<\/p>\n

Ob und wann noch eine andere Methode der Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung k\u00fcnftig eine Rolle spielen k\u00f6nnte, l\u00e4sst sich aus Sicht des Rittal-Technikchefs derzeit nicht beantworten. Gemeint ist die Immersionsk\u00fchlung. Dabei werden die Server in eine nicht leitende K\u00fchlfl\u00fcssigkeit getaucht. Laut Guth gibt es dabei aktuell noch viel technologische Unsicherheit. Sein Unternehmen beobachte aber die Entwicklung dieses Verfahrens.\n<\/p>\n

Evans h\u00e4lt Immersionsk\u00fchlung f\u00fcr eine sehr interessante Technologie. Allerdings sieht er deren praktische Anwendung eher in der Zukunft: \u201eEs ist mir aktuell kein gro\u00dfes Rechenzentrum bekannt, das die Technik nutzt.\u201c Stattdessen werde vor allem in Testprojekten oder kleineren spezifischen Anwendungen mit Immersionsk\u00fchlung gearbeitet. Ob im Tauchverfahren oder mit K\u00fchlplatten – f\u00fcr die Energieeffizienz werden Elektronik und Fl\u00fcssigkeit im Rechenzentrum langfristig miteinander auskommen m\u00fcssen.<\/p>\n

\n \"Die<\/p>\n

Bild: Rittal<\/p>

Die Firma Rittal hat ein Liquid-Cooling-System auf den Markt gebracht, bei dem sich die zentralen Zu- und Abl\u00e4ufe des Wasserkreislaufs \u00fcber standardisierte Anschl\u00fcsse ankoppeln lassen.<\/figcaption><\/figure>\n
\n \"K\u00fcnftig<\/p>\n

Bild: Firstcolo<\/p>

K\u00fcnftig werden wohl viele neue Rechenzentren wie dieses von Firstcolo in der N\u00e4he von Frankfurt entstehen, da nicht alle der bestehenden f\u00fcr die modernen K\u00fchlkonzepte ausgelegt sind.<\/figcaption><\/figure>\n

Smarte Steuerung
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Zur Energieeffizienz tr\u00e4gt nicht nur die Wahl der passenden K\u00fchltechnik bei, sondern auch deren Steuerung. Dank moderner Softwarel\u00f6sungen f\u00fcr das Energiemanagement ist es zum Beispiel m\u00f6glich, die K\u00fchlung stets an der aktuellen Au\u00dfentemperatur auszurichten \u2013 und dies minutengenau. Die K\u00fchlung arbeitet dann exakt, wie sie ben\u00f6tigt wird. \u201eSo l\u00e4sst sich die Anzahl der Stunden, in denen die Kompressoren in den Klimager\u00e4ten laufen, deutlich reduzieren\u201c, erkl\u00e4rt Jerome Evans, Gr\u00fcnder und Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer von Firstcolo. \u201eDas f\u00fchrt dazu, dass weniger Strom verbraucht wird.\n<\/p>\n

Doch KI ist nicht nur Energiefresser, sie kann Teil der L\u00f6sung sein. Denn mithilfe von k\u00fcnstlicher Intelligenz lassen sich solche automatisierten L\u00f6sungen umsetzen. Beispiel daf\u00fcr ist das System White Space Cooling Optimization (WSCO) von Siemens. Es nutzt KI, um die richtige Menge an K\u00fchlung zum richtigen Zeitpunkt und an der richtigen Stelle in die Racks zu bringen. Daf\u00fcr verarbeitet es unter anderem Sensorinformationen von den Servern und Temperaturdaten.\n<\/p>\n

Verwendet wird WSCO zum Beispiel in dem franz\u00f6sischen Rechenzentrum Th\u00e9s\u00e9e Datacenter Tier IV in Aubergenville in der N\u00e4he von Paris. Dort sorgt es f\u00fcr einen optimierten Betrieb der K\u00fchlleistungen, f\u00fcr die 30 Prozent der im Rechenzentrum ben\u00f6tigten Energie verwendet werden. Die L\u00f6sung arbeitet selbstst\u00e4ndig und reagiert, wenn etwa ein Ger\u00e4t ausf\u00e4llt oder sich die Temperaturbedingungen in den Serverr\u00e4umen \u00e4ndern. <\/span><\/p>\n

Energieeffizienzgesetz kurz gefasst
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Grenzwerte f\u00fcr den PUE-Wert, die das Energieeffizienzgesetz f\u00fcr Rechenzentren vorgibt:\n<\/p>\n

  • Rechenzentren, die vor dem 1. Juli 2026 den Betrieb aufnehmen oder\u00a0aufgenommen haben, sind so zu errichten und zu betreiben, dass sie
    – ab dem 1. Juli 2027 eine PUE von kleiner oder gleich 1,5 und
    – ab dem 1. Juli 2030 eine PUE von kleiner oder gleich 1,3
    im Jahresdurchschnitt dauerhaft erreichen.\n<\/li>\n
  • Rechenzentren, die ab dem 1. Juli 2026 den Betrieb aufnehmen, sind so zu errichten und zu betreiben, dass sie eine PUE von kleiner oder gleich 1,2 erreichen.<\/li>\n<\/div>\n

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