Coole Sache
Angetrieben vom Boom der Künstlichen Intelligenz entstehen weltweit riesige Rechenzentren. Messtechnik von Endress+Hauser hilft, deren Kühlsysteme sicher und effizient zu betreiben.
Von außen sehen sie aus wie riesige Lagerhallen, doch in ihrem Innern stapeln sich keine Kisten, sondern reihenweise Hochleistungsserver. Rechenzentren werden derzeit weltweit aus dem Boden gestampft. Es braucht sie, um den immensen Bedarf an Systemleistung für KI und Cloud Computing zu stillen. Die US-Riesen Meta, Amazon, Apple, Google und Microsoft sowie andere Techkonzerne investieren aktuell hunderte Milliarden Dollar in ihre Infrastruktur. Ein Beispiel dafür ist die Anlage von Meta, die derzeit im US-Bundesstaat Louisiana entsteht und eine Fläche von etwa 70 Fußballfeldern umfassen wird.
Mit der Leistung der Rechenzentren wachsen auch die Herausforderungen. Fast jeder kennt das Geräusch, das der heimische Rechner bei hoher Anstrengung macht: Das Gebläse rauscht, weil es dem System kühle Luft zufächelt. Nun benötigt ein GPU-Hochleistungschip jedoch zehn Mal mehr Energie als der Chip im PC oder Laptop. Wenn bis zu hunderttausend GPUs auf engem Raum zusammenkommen, ist die Abwärme entsprechend hoch und damit auch der Bedarf an Kühlung.
Diese kann bis zu 40 Prozent des Energieverbrauchs eines Rechenzentrums ausmachen. Auf der Suche nach einer nachhaltigen Lösung setzen die meisten Betreiber heute statt auf Luft- auf die energieeffizientere Flüssigkeitskühlung. Dabei wird die Wärme direkt an den Prozessoren aufgenommen und über einen zentralen Wärmetauscher abgeführt. „Wir haben die Entwicklung dieser fortschrittlichen Technologie von Beginn an begleitet. Heute ist Endress+Hauser einer der führenden industriellen Instrumentierer der KI-Revolution im Land“, sagt Liza Kelso, die in den USA die Entwicklung des Geschäfts mit Halbleiterherstellern und Rechenzentren verantwortet.
Neues Terrain
Als in den Anlagen vor einigen Jahren die Flüssigkeitskühlung eingeführt wurde, gab es keine Lösung aus der Schublade. Endress+Hauser arbeitete deshalb eng mit den Anlagenbauern und Systemintegratoren zusammen, um die passenden Geräte zu spezifizieren, zu dimensionieren und zu integrieren. Geregelt wird die Kühlung in modernen Rechenzentren mit Central Utility Buildings (CUB). Das sind Systeme, in denen modulare Prozess-Skids miteinander verbunden sind. Jedes CUB beherbergt riesige Kältemaschinen, Wärmetauscher, Schaltschränke und andere Geräte, die anhand von Echtzeitdaten die optimale Temperatur für die Server aufrechterhalten. Innerhalb eines CUB kann das Kühlsystem mehrere Dutzend Messgeräte zur Überwachung von Durchfluss, Temperatur, Druck und Wasserqualität enthalten. In Rechenzentren werden oft vier oder mehr Skids kombiniert, so dass an einem Standort Tausende von Messgeräten zusammenarbeiten.
„Unsere hochpräzisen Prozessmessungen können dabei helfen, die Leistung der Kühlsysteme zu optimieren und die Ressourcen effektiv und nachhaltig zu verwalten“, sagt Liza Kelso. Neben einem möglichst geringen Energie- und Wasserverbrauch hat für die Anbieter die Sicherheit der Systeme oberste Priorität: Der Ausfall eines Rechenzentrums aufgrund von Überhitzung würde rund 150.000 Dollar kosten – pro Minute. Generell rückt für die Betreiber der PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) stärker in den Blick. Er setzt die insgesamt verbrauchte Energie ins Verhältnis zur Energieaufnahme der IT-Infrastruktur. Je näher der Wert am Ideal 1,0 liegt, desto effizienter ist das Rechenzentrum, da fast die gesamte Energie in Rechenleistung umgewandelt wird. In Europa dürfen neue Rechenzentren ab Juli 2026 einen PUE-Wert von 1,2 nicht überschreiten.
Die Jahresproduktion verfünffacht
Endress+Hauser überzeugte die Systemanbieter und Anlagenbetreiber nicht nur mit einem umfassenden Messtechnik-Portfolio rund um Durchfluss, Flüssigkeitsanalyse, Füllstand und Temperatur, sondern auch mit Agilität und Kundenorientierung. Denn beim Bau von Rechenzentren zählt jeder Tag. „Beim ersten großen Auftrag sollte die Unternehmensgruppe von einem Gerätetyp gleich das Fünffache der normalen Jahresproduktion liefern – und das zuständige Product Center hat sofort seine Kapazitäten entsprechend erhöht“, erinnert sich Liza Kelso. Sie ist davon überzeugt, dass die Teams von Endress+Hauser aufgrund ihres großen Know-hows den KI-Rechenzentren helfen können, auch die anderen Herausforderungen auf dem Weg zu nachhaltigem Wachstum zu meistern: „Die Zentren werden zunehmend ihren Strom vor Ort selbst erzeugen und dafür auch erneuerbare Energien nutzen. Zudem soll der Wasserverbrauch weiter verringert werden – etwa, indem Abwasser aus umliegenden Gemeinden aufbereitet wird. Auch hier können wir mit Messtechnik und Anwendungswissen unterstützen.“
Heisses Thema
Durch den Boom von Digitalisierung, Cloud-Diensten und KI entstehen immer mehr und immer größere Rechenzentren: Allein 2024 wurden laut der Internationalen Energieagentur IEA global über 500 Milliarden US-Dollar investiert. Die IEA rechnet deshalb damit, dass sich der Strombedarf der Zentren in den nächsten fünf Jahren auf 945 Terawattstunden verdoppelt – das entspricht dem Stromverbrauch Japans. Schon heute benötigen große KI-Rechenzentren im Schnitt so viel Strom wie 100.000 Haushalte. Künftige Anlagen werden bis zu 50-mal so viel verbrauchen. Betreiber müssen deshalb nachhaltige Lösungen für die Stromerzeugung finden unddie Energieeffizienz erhöhen.
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