2PhaseEx: Von Rechenzentren erzeugte Abwärme in eine Ressource umwandeln

Entwicklung eines Zweiphasen-Wärmeübertragers mit geschlossenem Kreislauf, der auf dem Thermosiphon-Prinzip basiert und umweltfreundliche Flüssigkeiten zur Rückgewinnung von Wärmeenergie verwendet

Im Zeitalter der globalen Erwärmung ist die Suche nach umweltfreundlichen Energiequellen unumgänglich geworden. Um die Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Energiequellen zu verringern, gibt es eine wertvolle, aber weniger bekannte Ressource, die genutzt werden kann: Die „Abwärme“. Dabei handelt es sich um Wärme, die als Nebenprodukt eines Prozesses entsteht, der nicht dem eigentlichen Zweck dient. Rechenzentren zum Beispiel erzeugen durch das Laufen der Server viel Wärme. Dies wird oft als Problem betrachtet, weil die Infrastruktur gekühlt werden muss, während es paradoxerweise eine Chance darstellt.

Das Labor ICube der Universität Straßburg und das CNRS entwickelt in Zusammenarbeit mit Partnern am Oberrhein eine innovative Technologie zur Rückgewinnung dieser Abwärme. Ein Wärmetauscher wird in direktem Kontakt mit dem zu kühlenden System, z. B. dem Prozessor in einem Server eines Rechenzentrums, angebracht. Der Wärmetauscher ist ein geschlossener vertikaler Kreislauf, der eine Flüssigkeit enthält. Zu Beginn ist diese Flüssigkeit kühler als der Prozessor. Durch die übertragene Wärme verliert die Flüssigkeit an Dichte, steigt nach oben, gibt ihre Wärme ab und fällt unter dem Einfluss der Schwerkraft kälter zurück. Der Kreislauf ist selbsttragend, solange das zu kühlende System heißer als die Flüssigkeit ist. Dieses auf Temperaturunterschieden basierende Zirkulationssystem von Flüssigkeiten wird als Thermosiphon bezeichnet. Er ist hocheffizient, benötigt keine Pumpe und ist selbstregulierend (er enthält keine Elektronik). Während bei den derzeitigen Kühllösungen oftmals umweltschädliche Flüssigkeiten verwendet werden, wird der Wärmetauscher eine umweltfreundliche Flüssigkeit verwenden.

Mehrere Städte auf beiden Seiten des Rheins führen derzeit innovative Projekte zur Rückgewinnung und Wiederverwendung von Abwärme aus der Industrie durch. Letztendlich könnte der Einsatz des Wärmetauschers in der gesamten Oberrheinregion erfolgen. Die mit diesem Gerät zurückgewonnene Wärmeenergie aus Rechenzentren könnte für die städtische Wärmenutzung, die Beheizung der Haushalte oder die Vorwärmung von Warmwasser verwendet werden. Durch die Nutzbarmachung von bisher verschwendeten Wärmeemissionen stellt dieser Ansatz einen großen Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Energiepraxis dar.

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