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STULZ zur klimatechnischen Planungssicherheit in Rechenzentren

Innovation in the Data Center

 

Dr.-Ing. Christian Groß, Moderator der Datacenter Experience und technischer Vertriebsleiter der Blue Energy Group AG (Hersteller und Betreiber von Biomasseheizkraftwerken und Rohstoffaufbereitungsanlagen) führte ein Interview mit Frank Trautmann, Head of Key Account Management für den Bereich ITK bei STULZ. Das Interview stützt sich auf den Vortrag von Frank Trautmann „Innovation im Rechenzentrum - Klimatechnische Planungssicherheit für den LifeCycle einer Rechenzentrumsgeneration“, den er vor 60 Gästen der Datacenter Experience hielt.
 

Warum machen Sie „Innovation im Rechenzentrum - Klimatechnische Planungssicherheit für den LifeCycle einer Rechenzentrumsgeneration“ zum Thema?

Planungssicherheit ist für Rechenzentrumsbetreiber das A&O. Viele unserer Kunden und Partner machen sich Gedanken, wie sie die Anforderungen des neuen Energieeffizienzgesetzes (EnEfG) umsetzen sollen. Seit dem 18. November 2023 sind Behörden, energieintensive Unternehmen und Rechenzentren dazu verpflichtet, mehr Energie zu sparen. Das EnEfG hat klare Ziele für die Senkung des Primär- und Endenergieverbrauchs in Deutschland für 2030 festgelegt und weiterhin Zielvorgaben für 2040 und 2045 gemacht, die 2027 überprüft und ggf. angepasst werden sollen.


Wie können die wesentlichen Ziele des EnEfG kurz zusammengefasst werden?

Es geht im Wesentlichen um sechs Bereiche:

1. Steigerung der Energieeffizienz

Für den Endenergieverbrauch bedeutet dies eine Reduzierung um mehr als 550 TWh bis 2030 (ggü. 2008). Bis 2040 soll der Endenergieverbrauch in Deutschland um 40 Prozent im Vergleich zum Jahr 2008 sinken.

2. Verpflichtung zu Energieeinsparung für Bund und Länder

Bund und die Länder werden zur Umsetzung der EU-Vorgaben verpflichtet, ab 2024 Energieeinsparmaßnahmen zu ergreifen, die bis 2030 jährlich Endenergie-Einsparungen in Höhe von 45 TWh (Bund) bzw. 5 TWh (Länder) erbringen. Das Gesetz sieht vor, dass der Bund seine notwendigen Energieeffizienz-Maßnahmen im nächsten sog. Integrierten Klima- und Energieplan (NECP) zusammenfasst und der EU-Kommission übermittelt.

3. Vorbildfunktion der öffentlichen Hand bei der Energieeinsparung

Von Bund und Ländern werden künftig Energie- oder Umweltmanagementsysteme eingeführt. Zudem sieht das EnEfG die Durchführung von Energieeffizienzmaßnahmen vor mit dem Ziel, jährlich 2 Prozent Gesamtendenergieeinsparung zu erreichen. Über die dazu zu ergreifenden Maßnahmen entscheiden die öffentlichen Einrichtungen von Bund und Länder eigenständig.

4. Einführung von Energie- oder Umweltmanagementsystemen für Unternehmen

Mit dem EnEfG werden Unternehmen mit einem großen Energieverbrauch (Jahresenergieverbrauch von mehr als 15 GWh) verpflichtet, Energie- oder Umweltmanagementsysteme einzuführen sowie wirtschaftliche Energieeffizienzmaßnahmen in konkreten Plänen zu erfassen und zu veröffentlichen. Über die konkrete Effizienzmaßnahme entscheiden die Unternehmen.

5. Energieeffizienz- und Abwärmeanforderungen für Rechenzentren

Neue Rechenzentren werden zur Einhaltung von Energieeffizienzstandards, einer minimalen Temperatur für die Luftkühlung sowie zur Abwärmenutzung verpflichtet. Bestandsanlagen sollen auf die Effizienz es Stromeinsatzes achten. Insgesamt werden Betreiber von Rechenzentren dazu aufgefordert künftig verstärkt Strom aus erneuerbaren Energien nutzen.

6. Vermeidung und Verwendung von Abwärme

Abwärme soll künftig besser genutzt werden. Hierzu werden Unternehmen verpflichtet, Abwärme aus Produktionsprozessen zu vermeiden oder, soweit eine Vermeidung nicht möglich ist, zu verwenden (Abwärmenutzung).
 

Bei welchen Zielen kann STULZ mit seinen Produkten helfen?

1. Bei der Effizienzsteigerung. Wir bieten Lösungen an, die den CO2-Fußabdruck von Point of Presence (PoP) - Stationen auf ein Minimum reduzieren.

2. Beim Schallschutz.

3. Beim Customizing. Wir entwickeln innovative Lösungen für spezifische Kundenbedürfnisse.

4. Beim Einsatz von Kältemitteln. Mit Low GWP Kältemitteln erfüllen wir die F-Gase-Verordnung.


Welche Auflagen des EnEfG verpflichten Rechenzentrumsbetreiber zum kurzfristigen Handeln?

Rechenzentren, die bis zum 01.07.2026 in Betrieb gehen, müssen ab dem 01.07.2027 einen PUE-Wert von 1,5 und ab dem 01.07.2030 einen PUE-Wert von 1,3 einhalten.

Für Rechenzentren (RZ), die nach diesem Datum in Betrieb gehen, gilt ein PUE-Wert von 1,2.

Der Einsatz von wiederverwendeter Energie bei RZ, die ab 07/2026 in Betrieb gehen, soll bei mindestens 10 Prozent liegen und steigert sich in 2027 und 2028 um jeweils 5 Prozent.

Ab 2024 soll der Stromverbrauch zu 50 Prozent und ab 2027 zu 100 Prozent durch nicht geförderte erneuerbare Energien gedeckt werden.

Worum geht es bei der neuen F-Gas-Verordnung 2024?

Seit dem 11. März 2024 gilt die neue F-Gase-Verordnung (Verordnung über fluorierte Treibhausgase) für verschiedene HFKW, zu denen u.a. auch Kältemittel zählen. Die Angaben hierin sind von den Herstellern und Importeuren von Kältemitteln einzuhalten, zu dokumentieren und regelmäßig zu veröffentlichen. Für Lieferanten von Klimatechnik und Anlagenbauer gelten damit in Zusammenhang mit der Verfügbarkeit der Kältemittel auch Grenztermine für das Inverkehrbringen sowie eine spätere Instandsetzung. Für die „Über 750 GWP“ Gruppe (rot) der Kältemittel R-407C, R-410A, R-134a (vgl. Bild 1) ist der Einsatz ab 2032 verboten. Eine Ausnahme sind recycelte Kältemittel. Aus Betreibersicht wird den Genehmigungsbehörden hierbei allerdings die Verfügbarkeit als kritisches Argument entgegengehalten.

Abb. 1: GWP-Klassenzuordnung Kältemittel

GWP-Klassenzuordnung Kältemittel

Was empfiehlt STULZ seinen Kunden zur Umsetzung der F-Gase-Verordnung?

Es bietet sich der verstärkte Einsatz des Low-GWP-Kältemittels R454C an, insbesondere bei Cyber Air GES-Systemen und Indoor Chillern (CSI). Mit einem GWP-Wert von 148 gehört es in die GWP 150 Gruppe und damit in den akzeptierten Bereich der F-Gase-Verordnung. Aufgrund seiner thermo-physikalischen Eigenschaften werden beim Einsatz von R454C kleinere Kältemittelmengen benötigt. Damit ist es für (fast) jede Raumgröße nutzbar. Gegenüber z.B. R410A ist es bei höheren Außentemperaturen (43 °C) einsetzbar. Aufgrund der überschaubaren Kältemittelkreisläufe besteht die Möglichkeit der Wärmerückgewinnung.

Welches Entwicklungspotenzial beim Einsatz von Kühlsystemen in Rechenzentren zeichnet sich bis 2030 ab?

Mit Blick auf den Aufwand für Errichtung und Betrieb unter der Berücksichtigung der nachweisbaren CO2-Reduktion gehe ich von einer stufenweisen Entwicklung aus (vgl. Abb. 2):

  • Direkte Freikühlsysteme
  • Indirekte Freikühlsysteme
  • Indirekte Freikühlsysteme mit Wärmerückgewinnung
  • Direkte Chipkühlung mit Wasser und direkter Wärmeverwendung
  • Direkte Immersionskühlung und direkte Wärmeverwendung

Abb. 2: Stufenweise Entwicklung von STULZ Kühlsystemen bis 2030

Stufenweise Entwicklung von STULZ Kühlsystemen bis 2030