Das NTT-Rechenzentrum in Frankfurt hat ein Ziel:
Energie sparen beim Kühlen

Die Menge an Daten weltweit nimmt exponentiell zu. Damit boomt auch der Markt für Rechenzentren, die diese Daten verarbeiten und speichern. Moderne Rechenzentren benötigen durch die extreme Packungsdichte an Servern mit ihrer hohen Verlustwärme leistungsfähige Kühlsysteme. Sowohl Energieversorgung als auch Kühlung sind kritische Faktoren für den sicheren Betrieb solcher Anlagen. Die EU-weiten Vorgaben für mehr Effizienz zwingen die Betreiber zum Umdenken: Es gilt, den Energieverbrauch beim Kühlen drastisch zu senken!

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Virtueller Rundgang

NTT’s Rechenzentrumscampus, Frankfurt 1 Data Center, ist mit 60.000 qm Rechenzentrumsfläche einer der größten Standorte für die Datensicherung, Colocation-Services bis hin zu komplexen IT-Anwendungen und Cloud-Lösungen. Die Gebäude sind speziell für die Nutzung als Rechenzentrum gebaut und ausgestattet. Der Standort ist ideal aufgrund der hier gegebenen maximalen Sicherheit und Verfügbarkeit der Infrastruktur. Wichtige Aspekte waren dabei vor allem die sichere Bereitstellung von Energie, die einfache Anbindung an Datennetze sowie der Schutz vor Elementarrisiken. Um der hohen Kundennachfrage gerecht zu werden, betreibt die NTT Global Data Centers EMEA GmbH allein in der Region Frankfurt drei weitere Standorte, die zusätzliche Flächen von über 50.000 qm im Endausbau bereitstellen können.

Die Herausforderung liegt in der Kühlung

Eine der größten Herausforderungen für NTT besteht neben der kontinuierlichen und sicheren Energieversorgung in der gewaltigen Abwärme der an 365 Tagen rund um die Uhr laufenden Server: Neben der redundanten Stromversorgung mit zusätzlichen Notstromaggregaten bzw. Pufferbatterien ist daher eine extrem zuverlässige und ebenso effiziente Kühlung der Rechnerschränke und aller sonstigen kritischen Bereiche notwendig. Im Schnitt benötigt jedes Kilowatt an Rechenleistung 0,2 bis 0,5 kW an Kühlleistung, dementsprechend groß sind die dazu notwendigen Kälteanlagen. Um den Kühlprozess so sicher und effizient wie möglich zu gestalten, setzt NTT in Frankfurt auf eine Kühlung der EDV-Anlagen mit zentralem Kaltwasserkreislauf zur Verteilung innerhalb des Gebäudes. Dabei kommen unter anderem Frequenzumrichter von Danfoss Drives zum Einsatz. Das ausgeklügelte Konzept deckt jeden Bereich von der Kühlluftführung innerhalb der Serverräume bis zur Abgabe der Wärmeenergie an die Umgebung ab.

Sichere Kühlung bei NTT: So funktioniert's

Christian Tietz, Sales Engineer bei Danfoss Drives, erklärt Schritt für Schritt, wie die Technik funktioniert, die das NTT-Rechenzentrum kühlt. Hören Sie rein und entdecken Sie, wie die Frequenzumrichter die Pumpenregelung übernehmen. Seit der ersten Inbetriebnahme der Anlagen im Jahr 2003 gewährleisten sie stets die optimale Durchflussmenge und regeln die Motordrehzahl der Pumpen anhand einer Differenzdruckmessung. Auf diese Weise versorgen sie die Verbraucher permanent mit der benötigten Menge Kaltwasser.

Die Anlage verfügt sowohl über Rückkühlwerke, die über die Außenluft Abwärme abgeben bzw. Kühlwasser liefern, als auch über zuschaltbare Kältemaschinen, falls der Unterschied zur Außenluft in warmen Perioden nicht ausreicht. Die Zuschaltung erfolgt stufenweise, um möglichst energieeffizient zu kühlen. In der kalten Jahreszeit reicht die Außenluft oft aus.

Neben den Frequenzumrichtern der VLT-Reihe für Kalt- und Kühlwasserpumpen setzt NTT in Kontinental-Europa seit ca. 2 Jahren ausschließlich Danfoss Turbocor als Verdichter in den verbauten Kältemaschinen ein, um auch hier von der stufenlosen Drehzahlregelung des verbauten Umrichters profitieren zu können. Die dadurch wesentlich verbesserte Teillasteffizienz ist einer von mehreren Faktoren, die NTT zu diesem Schritt bewogen hat.

Mehr als 100.000 Betriebsstunden ohne Ausfälle bei NTT

Die eingesetzten Frequenzumrichter optimieren die Laufzeit der Pumpen, indem die Führungspumpe bzw. die Folgepumpen nach Betriebszeit durchgewechselt werden. Sämtliche Komponenten der Kälteanlage sind per Modbus an eine Leitzentrale angebunden und werden über diese zentral gesteuert. Damit kann das Bedienpersonal auch jederzeit die Betriebszustände der einzelnen Anlagenkomponenten überwachen. Sollte die Kommunikation zwischen Leitzentrale und Umrichter jemals ausfallen, schalten die Frequenzumrichter automatisch auf eine maximal bemessene Festdrehzahl, um die Kühlung der Server in jedem Fall zu gewährleisten.

NTT setzt in Frankfurt seit Inbetriebnahme des Rechenzentrums im Jahr 2003 Danfoss-Technik ein: Neben den VLT HVAC Drives FC 102 sind in der Anlage in manchen Bereichen auch noch VLT 6000 im Einsatz, die laut Betreiber rund 100.000 Betriebsstunden gelaufen sein dürften – ohne je Probleme zu bereiten. Die typischen Leistungen, die eingesetzt werden, sind 11/15 kW bis zu 37 kW in einer Größenordnung von rund 60 Frequenzumrichtern pro Gebäude – insgesamt 500 bis 600 Stück.

EU-Kommission: CO₂-Neutralität für Rechenzentren bis 2030 verordnet

Stichwort: Dekarbonisierung. In der EU sollen Rechenzentren bis zum Jahr 2030 klimaneutral sein, sprich zu 100% CO2-neutral betrieben werden. Das fordert die EU-Kommission bereits seit 2020. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, braucht es noch mehr Energieeffizienz in den Prozessen, konsequente Weiternutzung der Abwärme und eine Energieversorgung, die aus erneuerbaren Energien gespeist wird.

Die Kühlung von Rechenzentren spielt dabei eine entscheidende Rolle. Sie ist aufgrund ihres hohen Energieverbrauchs gleichzeitig ein Hauptansatzpunkt für CO2-Einsparungen. Eine effiziente Kühlung spart mit jeder nicht verbrauchten Kilowattstunde Leistung auch CO2. Wenn die entstehende Abwärme dann noch sinnvoll weiter genutzt wird, profitieren am Ende alle davon. Gut zu wissen, dass Rechenzentren über ein riesiges Potenzial für die Abwärmenutzung verfügen. Anstelle der Abgabe an die Außenumgebung, lässt sich Abwärme beispielsweise ins Fernwärmenetz einspeisen und dient so für Heizung und Warmwasseraufbereitung von benachbarten Kommunen.

Die Technologie dafür ist bereits vorhanden und bewährt sich bei zahlreichen Anwendungen im täglichen Einsatz. Erfahren Sie mehr über Wärmerückgewinnung und Wärmewiederverwendung in Rechenzentren.

Beispielregion Rhein-Main

Die Rhein-Main Region in Deutschland gilt neben der britischen Hauptstadt London als wichtigster Datenverarbeitungsstandort in Europa. Gut 60 Rechenzentren haben sich hier angesiedelt. Es ist daher wenig verwunderlich, dass in dieser Region erste Abwärmenutzungsprojekte über das Fernwärmenetz entstehen. Träger für die Abwärme ist dabei das Kühlwasser der Rechenzentren, dass sich durch die Verlustwärme in den Räumen aufheizt. Doch um das Potenzial der Rechenzentren an dieser Stelle vollständig zu nutzen, muss in vielen Fällen erst einmal von Luft- auf Wasserkühlung der Rechner umgestellt werden. Denn ein Luftkühlungssystem gibt die Abwärme in der Regel direkt an die Außenluft ab.

Dass die Nutzung der Abwärme im Fernwärmenetz gut funktionieren kann, zeigen zahlreiche Beispiele aus der Praxis. Eins davon entstand in Nordborg, Dänemark. In der Podcastfolge „Energiekrise – Anreiz für mehr Effizienz? Episode (2/4)“ erfahren Sie mehr dazu. Ab etwa Minute 7 erklärt Helge Vandel Jensen von Danfoss Drives, was Danfoss für die eigene CO₂-Neutralität tut und wie dabei die Abwärme des Danfoss-eigenen Rechenzentrums am Stammsitz Nordborg im Fernwärmenetz der nahegelegenen Kommune verwendet wird. Hören Sie in die Podcastfolge rein.

Energiekrise - Anreiz für mehr Effizienz?
Alle Episoden der Podcaststaffel auf einen Blick

In der Podcaststaffel "Energiekrise – Anreiz für mehr Effizienz?" gehen wir auf Energie-Effizienz-Reise – vom grünen Wasserstoff über Speichertechnologien bis hin zur DC-Versorgung in der Industrie. Dafür haben wir jede Menge Energie-Experten eingeladen. Sie erklären, wie sich die Industrie für die nächsten Jahre technologisch aufstellen muss und was energiepolitisch getan werden sollte.

In Folge 1/4 der Staffel hören Sie Podcast-Gastgeber Robert Weber. Er fragt sich, wie wir in die aktuelle Situation schlittern konnten – wo doch Technologien und auch politische Anreize für mehr Energieeffizienz und den Einsatz grüner Energie seit langem vorhanden sind. Dabei lässt er Gäste aus den vorherigen Podcast-Folgen nochmal zum Thema Energie und Innovation zu Wort kommen. 

Episode 2/4 der Energiekrise-Staffel begrüßt mit Sebastian Weckmann, Leiter der Abteilung industrielle Energiesysteme am Fraunhofer IPA, und Helge Vandel Jensen, Direktor Business Development Elektrifizierung bei Danfoss Drives, zwei absolute Experten für neue Wege in der industriellen Energieversorgung. Welche Energieträger können wir künftig verwenden? Wie schnell gelingt der Umstieg? Was können Industrieunternehmen jetzt tun? Darauf liefert Episode 2/4 Antworten.

Alle Welt redet über grünen Wasserstoff: Auch Gastgeber Robert Weber spricht in Folge 3/4 der Staffel mit Jochen Bard vom Fraunhofer Institut über diesen besonderen Energieträger. Wird Europa zum Wasserstoff-Champion durch Eigenproduktion? Oder werden wir grünen Wasserstoff importieren? Wenn ja, woher und wie lässt er sich transportieren? Danfoss-Experte Damir Alihodzic ergänzt mit Fachwissen rund um die Herstellung des Wasserstoffs, der sogenannten Elektrolyse. Er weiß, welche Technologie in den großen Elektrolyseuren steckt und teilt dieses Wissen in der Podcast-Folge mit Ihnen.

Zu guter Letzt bietet das Staffelfinale mit Egon Schubert von Innofas und Reiner Kaiser von Danfoss Drives einen sehr guten und tiefen Einblick in die Welt der dezentralen Speichertechnologie. Wie ist es um die Stabilität unseres Stromnetzes bestellt? Was können Speicher hier beitragen? Wie und vor allem wie schnell können Unternehmen dezentrale Speicher einbinden? Das diskutiert Gastgeber Robert Weber in dieser Folge mit seinen Gästen. 

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Erleben Sie auf der ISH 2023 wie einfach Energiesparen sein kann.

Nie war das Thema Energiesparen prominenter und relevanter als jetzt. Die steigenden Energiepreise wirken sich stark auf den Betrieb von Anlagen und die dafür notwendigen Dienstleistungen aus.

Auf der Weltleitmesse für Wasser, Wärme und Luft ISH in Frankfurt stellt Ihnen Danfoss auch 2023 in der Zeit vom 13. bis 17. März Lösungen für mehr Effizienz und Betriebssicherheit von Lüftungsanlagen mit intelligenten, drehzahlgeregelten Antrieben vor.

Besuchen Sie uns auf dem Danfoss-Stand in Halle 9.1 / Stand C06. Schnell sein lohnt sich: Den ersten 50 Danfoss-Besuchern, die ihren Termin vorab mit uns vereinbaren, stellen wir ein Messetagesticket kostenlos zur Verfügung.

Halle 9 auf der ISh 2019
Copyright: Messe Frankfurt/Jochen Günther

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