Rechenzentren: Kühlung auf Worst-Case-Sollwerten kostet Strom

Die Kühlung läuft auf Worst-Case-Sollwerten

Was passiert. Kaltwassertemperatur, Zulufttemperatur und Ventilatordrehzahlen sind für den heißesten Tag und den vollsten Saal eingestellt und bleiben dann so. Den größten Teil des Jahres ist die Last geringer und die Außenluft kühler, aber die Sollwerte stehen noch dort, wo sie bei der Inbetriebnahme gesetzt wurden.

Was es kostet. Strom für Kühlung, die die Server nicht gebraucht haben. Die freie Kühlung wird spät oder gar nicht zugeschaltet, und die Kältemaschinen laufen im Teillastbereich, wo sie am schlechtesten arbeiten.

Warum die übliche Lösung nicht greift. Sollwerte von Hand anzuheben spart Strom, bis ein Hotspot auftaucht – dann kommt die Reserve zurück. Betreiber werden an der Verfügbarkeit gemessen, nicht an der Stromrechnung, und bleiben bei der sicheren Einstellung.

Wie eine Ferndiagnose zum Festpreis das prüft. Aus Gebäudeleittechnik- und Stromdaten (Temperaturen, Ventil- und Ventilatorstellungen, Zustände der Kältemaschinen, Serverlast, Außenbedingungen) prüfe ich, wie viel der Kühlenergie in Reserve fließt, die nie gebraucht wurde. Die Ferndiagnose zum Festpreis sagt Ihnen, ob eine vorausschauende Kühlung, die Last und Wetter vorwegnimmt, Ihre Grenzen mit weniger Strom hält und was sie dafür braucht.

Hintergrund: Ökonomische prädiktive Regelung

Die Kälteanlagenregelung wird vor Ort ohne physikalisches Modell eingestellt

Was passiert. Kältemaschinen, Pumpen, Kühltürme und Wärmetauscher werden nach Regeln gefahren und an der Anlage eingestellt, Änderung für Änderung. Eine Simulation, wie sich der ganze Kühlkreis verhält, hat niemand. Eine neue Regelidee lässt sich daher nur live ausprobieren, in einem Gebäude, in dem nichts schiefgehen darf.

Was es kostet. Langsame Inbetriebnahme, vorsichtige Einstellungen und Jahre mit einer Regelung, die nur gerade gut genug ist. Jede Erweiterung braucht eine neue Einstellung durch jemanden, der die Anlage kennt.

Warum die übliche Lösung nicht greift. Ein rein datenbasiertes Modell braucht Daten aus Situationen, die nie gefahren wurden, etwa extreme Lasten oder Teilausfälle. Eine vom Anlagenbauer von Hand gebaute Simulation wird oft nicht gepflegt und passt nicht mehr zur Anlage, wie sie heute ist.

Wie eine Ferndiagnose zum Festpreis das prüft. Aus Rohrleitungs- und Instrumentenschemata, Gerätedaten und einigen Wochen Messwerten prüfe ich, wie viel der Anlage sich durch ein physikalisches Modell beschreiben lässt, das an Ihren Daten abgeglichen wird. Die Ferndiagnose zum Festpreis sagt Ihnen, ob so ein Modell erreichbar ist und ob man damit die Regelung entwerfen und testen kann, bevor sie live läuft.

Hintergrund: Prädiktive Regelung von Prozessanlagen

Effizienz- und Abwärmevorgaben treffen auf Kältemaschinen mit festen Sollwerten

Was passiert. Für Rechenzentren gelten inzwischen Vorgaben zur Energieeffizienz, zur Nutzung der Abwärme und zur Herkunft des Stroms. Kältemaschinen, freie Kühlung und Wärmerückgewinnung laufen jeweils auf eigenen festen Sollwerten und arbeiten mitunter gegeneinander, etwa wenn die Wärmerückgewinnung warmes Rücklaufwasser will und die Kältemaschinen kaltes.

Was es kostet. Die Effizienzkennzahl, an der die Vorgaben messen, fällt schlechter aus, als die Technik es hergäbe, und Wärme, die genutzt werden soll, geht verloren. Ein verfehltes Ziel kann teuer werden, ebenso eine Überdimensionierung der Technik aus Vorsicht.

Warum die übliche Lösung nicht greift. Mehr Technik, etwa größere Wärmetauscher oder zusätzliche Kältemaschinen, bringt Investition, aber keine Abstimmung. Jeden Regelkreis einzeln von Hand zu verfeinern hilft nicht, wenn die Kreise sich beeinflussen.

Wie eine Ferndiagnose zum Festpreis das prüft. Aus Zähler-, Kühl- und Wärmerückgewinnungsdaten und den Zielen, die Sie erfüllen müssen, prüfe ich, wo die Anlage Effizienz verliert und ob abgestimmte Regelung die Ziele mit Ihrer vorhandenen Technik erreichen könnte. Die Ferndiagnose zum Festpreis sagt Ihnen, ob sich eine ökonomische prädiktive Regelung der gesamten Kälteanlage samt Planung der Wärmerückgewinnung lohnt. Rafał hat die prädiktive Regelung der Suprafluid-Helium-Kühlung des Large Hadron Collider am CERN (dem europäischen Teilchenphysik-Labor) bearbeitet, eine Kälteanlage mit ähnlich gekoppelten Kreisen.

Hintergrund: Ökonomische prädiktive Regelung

Die Abwärme der Server ist zu kühl für das Wärmenetz

Was passiert. Ein Rechenzentrum gibt sehr viel Wärme ab, aber auf niedrigem Temperaturniveau. Luftgekühlte Säle liefern lauwarme Luft, und selbst Flüssigkühlung erreicht weniger, als ein Fernwärmenetz üblicherweise braucht. Um die Wärme abzugeben, muss eine Wärmepumpe sie anheben, und die Serverlast folgt den Kunden, nicht dem Wärmebedarf.

Was es kostet. Wärmepumpenstrom und Wärme, die im Sommer oder nachts verpufft, wenn das Netz wenig abnimmt. Wer Rechenzentrum und Netz getrennt fährt, zahlt jeweils für die Fehlanpassung des anderen.

Warum die übliche Lösung nicht greift. Eine feste Vorlauftemperatur im Vertrag ist einfach, übersieht aber, dass Last und Bedarf beide schwanken. Ein größerer Speicher hilft, kostet aber Geld und sagt nicht, wann er geladen werden soll.

Wie eine Ferndiagnose zum Festpreis das prüft. Aus Ihren Kühl- und Lastdaten und, falls vorhanden, dem Temperatur- und Bedarfsprofil des Netzes prüfe ich, wie viel Wärme bei welcher Temperatur und wann zur Verfügung steht. Die Ferndiagnose zum Festpreis zeigt, ob eine gemeinsame Regelung von Kühlung, Wärmepumpen und Netzeinspeisung den nutzbaren Wärmeanteil erhöhen kann und welche Daten beide Seiten dafür teilen müssten.

Hintergrund: Ökonomische prädiktive Regelung