Durch eine Temperatur von maximal 41 Grad Celsius in Rechenzentren könnte weltweit mehr als die Hälfte der Energie für deren Kühlung eingespart werden. Denn bis zu dieser Temperatur könne die Methode der freien Kühlung am besten ausgenutzt werden, und somit weitgehend auf den Einsatz von Kältemaschinen verzichtet werden, so das Forschungsteam der Polytechnischen Universität Hongkong.
Bei der freien Kühlung wird die – kühlere – Umgebungsluft genutzt: Sie wird dem Rechenzentrum zugeführt, nimmt dort Wärme auf und wird dann wieder nach Außen abgeleitet. Energie verbrauchen dabei lediglich die Ventilatoren, die die Luft transportieren. Das System spart nicht nur Energiekosten, es ist auch klimafreundlich – ganz im Gegensatz zu den in Rechenzentren üblichen Kältemaschinen, die ähnlich wie Klimaanlagen arbeiten. Möglich ist es freilich nur, wenn die Außentemperatur niedriger ist als die Innentemperatur.
Suche nach der idealen Temperatur
Üblicherweise arbeiten Rechenzentren heute bei Temperaturen zwischen 20 und 25 Grad Celsius. Kühlsysteme machen mehr als ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs dieser Anlagen aus, so Erstautor Shengwei Wang in einer Aussendung. Warum also nicht die Server bei höheren Temperaturen arbeiten lassen? Durch Fortschritte in der Elektronik sei dies bereits möglich, so das Forschungsteam, viele Server erlauben bereits einen Betrieb bei Temperaturen über 30 Grad.
„In den meisten Klimazonen der Erde könnten Rechenzentren also von der freien Kühlung profitieren – wenn sie bei höheren Temperaturen betrieben werden“, so Wang, der das Forschungsinstitut für Smart Energy der Polytechnischen Universität Hongkong leitet. Die drei Wissenschaftler wollten herausfinden, welche Temperatur dafür ideal ist: kühl genug, um das System nicht zu überhitzen; warm genug, um die Kühlung durch die Umgebungsluft bestmöglich auszuschöpfen.
Um eine Antwort darauf zu finden, bauten sie ein Rechensystem mit einem herkömmlichen Kühlsystem als Modell. Damit simulierten sie den Betrieb des Systems unter verschiedenen klimatischen Bedingungen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich Rechenzentren in fast allen Regionen und Klimazonen weltweit das ganze Jahr über fast vollständig auf freie Kühlung verlassen könnten, wenn sie bei 41 Grad Celsius betrieben werden. Im Vergleich mit Rechenzentren, die bei 22 Grad betrieben werden, könnten so 13 bis 56 Prozent Energie eingespart werden.
„In naher Zukunft erreichbar“
Diese 41 Grad bezeichnet das Forschungsteam als „global free cooling temperature“ – als jene Temperatur also, die in fast allen Regionen und Klimazonen weltweit mit der Methode der freien Kühlung gut vereinbar ist. Offen bleiben die Auswirkungen auf Personal, das sich in diesem Bereich aufhält. Je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit einer bestimmten Region, sei es aber jedenfalls nicht einmal notwendig die Temperatur so hoch anzuheben. In Hongkong wäre dies beispielsweise schon bei 40 Grad, in Peking bei 39 Grad, und in der Stadt Kunming, weiter im Landesinneren, bei 38 Grad Celsius möglich.
Die Studie der drei Forscher wurde nun im Fachjournal „Cell“ veröffentlicht. Die neuen Temperaturrichtlinien, die sie darin für Rechenzentren weltweit vorschlagen, sollen künftig bei der Entwicklung und Verwaltung leistungsfähigerer und klimafreundlicherer Datacenter helfen. Die Wissenschaftler sind optimistisch, dass die nächste Servergeneration ohne Leistungseinbußen bei diesen Temperaturen arbeiten wird. „Damit können wir den Fachleuten für Kühlsysteme und Serverdesign erstmals ein konkretes Ziel vorgeben, auf das sie hinarbeiten können“, so Wang. 41 Grad sei als Temperatur für Rechenzentren in naher Zukunft erreichbar – „wir sind nur noch zehn Grad oder weniger davon entfernt“.