Das Problem mit den Alternativen
Viele Rechenzentrumsbetreiber haben ihre Wurzeln im amerikanischen Raum und viele Kühlkonzepte folgen daher der dort gängigen Philosophie. Das bedeutet, dass zumeist die traditionelle mechanische Kühlung mit angeschlossenen Kühltürmen gewählt wird. Dank Sick-Building-Syndrom handelt es sich bei diesen inzwischen um geschlossene Kühltürme, das Konzept ist allerdings gleich geblieben. Aus Kosten- und Platzgründen entwickelte sich parallel das Konzept des kompakten, luftgekühlten Kaltwassersatzes, doch auch dieses arbeitet mit mechanischer Kühlung. In beiden Varianten gibt es nun einen Kältemittelkreislauf, welcher einem Medium (hier dem umlaufenden Wasser) die Wärme entzieht – und in diesem Kältemittelkreis sind auch die verschiedenen F-Gase am Werk, deren Tage nun gezählt sind. Damit beginnen nun auch die Sorgen des RZ-Betreibers. Denn nach dem Motto „Altes raus, Neues rein“ zu verfahren, ist, wie oben beschrieben, kaum möglich. Welche alternative Kühlmethoden es gibt und mit welchen Problemen diese im Einzelnen verbunden sind, werde ich im Folgenden näher erläutern:
Synthetische Ersatzkältemittel:
Es gibt derzeit keine langfristige Alternative zu synthetischen Kältemitteln. Synthethische Ersatzkältemittel haben mitunter andere chemische Zusammensetzungen und damit veränderte Wirkungsgrade, Einsatzgrenzen und thermisches Verhalten. Dies verträgt sich unter Umständen nicht mit bereits installierten Komponenten und beeinflusst teilweise die Materialverträglichkeit.
Natürliche Kältemittel:
Die oben bereits erwähnten natürlichen Kältemittel haben einige gravierende Eigenschaften, welche unter anderem die Sicherheit im Rechenzentrum beeinträchtigen können. Ammoniak ist beispielsweise toxisch und reagiert heftig mit Kupfer. Dies macht eine lückenlose, permanente Leckageüberwachung und geeignete Schutzmaßnahmen unerlässlich.
Propan, Propylen oder Butan sind jedem vom Campingkocher oder Grill bekannt. Deshalb weiß auch jeder, dass diese Gase leicht entzündlich sind. Die Berufsgenossenschaft begrenzt bei diesen Mitteln deshalb die Füllmengen. Dadurch sind sie höchstens für kompakte, luftgekühlte Kaltwassersätze in Außenbereichen geeignet, die jedoch nicht sehr energieeffizient sind.
Wasser wird bereits in einigen Pilotprojekten als Kältemittel getestet, allerdings rechtfertigt der technische Aufwand niemals ein betriebswirtschaftliches Ergebnis. Kleinere Anwendungen in Serienreife zwischen 45 und 90 kW kommen gerade auf den Markt, aber erst mit steigender Nachfrage werden diese im Hinblick auf die Investitionskosten auch attraktiv.
Hinzu kommt: Alle genannten natürlichen Kältemittel arbeiten im Wirkprinzip der mechanischen Kühlung. Das heißt, auch hier ist elektrische Energie zum Antrieb des Verdichters nötig und schmälert so die Effizienz.
Absorption:
Bei der Absorption übernimmt eine thermische Quelle statt eines mechanischen Verdichters den Prozess. Ein sehr gutes System mit hoher Effizienz, aber mit einigen zu beachtenden Eckpunkten: Die Quelle benötigt zum Starten des Prozesses eine hohe Mindesttemperatur (bei Absorption meist ab 90°C Vorlauftemperatur) und muss in allen Jahreszeiten zur Verfügung stehen. Der Prozess bedarf einer kontinuierlichen Last (keine Lastschwankungen, Teillastbetrieb ist unmöglich) und seine Rückkühlung ist aufwendiger und platzintensiver als bei der mechanischen Kühlung. Um eine konstante Vorlauftemperatur zu gewährleisten, muss die Quelle in der Nähe des Rechenzentrums positioniert werden.
Freie Kühlung (direkt oder indirekt):
In unseren Breiten empfiehlt sich der Einsatz der sogenannten freien Kühlung über einen langen Zeitraum. Im Vergleich zur mechanischen Kühlung wird hier nur ein vergleichsweise geringer Anteil an Elektroenergie aufgewendet. Die Energieeffizienz dieser Methode ist im Vergleich mit den konventionellen Systemen unschlagbar, weshalb hier auch die Zukunft der RZ-Kühlung liegt. Allerdings erfordert die Wahl der Klimatisierungsart (direkte / indirekte Kühlung) und ihre Integration in bestehende Rechenzentren einige Vorüberlegungen, unter anderem zu Sicherheitsaspekten, Platzbedarf, Zu- und Abluftführung, Feuchteregelung und Umwelteinflüssen.