Gebäudetechnik: Abwärme von IT-Infrastruktur vollständig integrieren
Spitäler, Universitäten, Forschungs- und Bürogebäude haben eines gemeinsam: Sie sind vollgepackt mit technischen Geräten und IT-Ausrüstung. Der Betrieb dieser Gerätschaften benötigt Energie – und liefert gleichzeitig Abwärme, die meist ungenutzt verpufft. Im "Horizon Europe"-Projekt "HEATWISE" haben sich zwölf Forschungs- und Industriepartner aus acht Ländern zusammengeschlossen, um den Umgang mit Energie in Gebäuden mit umfangreicher IT-Infrastruktur neu zu denken. "Das Ziel ist ein 'Zero-Waste›-Prinzip'", erklärt Binod Koirala vom "Urban Energy Systems Lab" der Empa.
"Das heißt, wir wollen möglichst die ganze Abwärme zurückgewinnen und ins Heizsystem der Gebäude integrieren." Die erste Aufgabe von Koirala und seinem Team wird es deshalb sein, mit realen Daten aus dem Empa-Forschungsgebäude "NEST" das Potenzial für Wärmegewinne zu identifizieren. Sie konzentrieren sich dabei nicht nur auf die IT-Infrastruktur – von den Servern im Untergeschoss bis zu den Computern in den Büros –, sondern auch auf den Einfluss der Anwesenheit von Personen auf die Raumtemperatur und mögliche Wärmegewinnung daraus.
"NEST" als reale Pilotanlage
Daraus sollen vorausschauende Regelalgorithmen entstehen, die das Energiemanagement der IT-Infrastruktur mit der Gebäudetechnik koppeln und gleichzeitig weitere Gesichtspunkte berücksichtigen können. "Dazu gehört zum Beispiel ein möglichst CO2-armer oder möglichst kostengünstiger Betrieb", so Koirala. Diese vielschichtigen Regelalgorithmen werden dann im Rahmen von "HEATWISE" in vier Pilotanlagen implementiert: in ein IT-Forschungs- und Entwicklungszentrum in Polen, in Gebäude der Universität Aalborg in Dänemark, in eine Autofabrikation in der Türkei und ins "NEST" auf dem Empa-Campus in Dübendorf.
Mit Rechenleistung zum Heißwasser
Zusätzlich zur Optimierung des Energiemanagements untersucht das Projekt auch die Anwendung von neuartigen Kühllösungen für Hochleistungs-IT-Systeme. Seit rund zwei Jahren ist im Untergeschoss von "NEST" ein Mikrorechenzentrum in Betrieb, dessen Abwärme bereits ins Mittel- und Niedertemperaturnetz eingespeist und zum Heizen genutzt wird. Das heute luftgekühlte Rechenzentrum wird nun um eine neu entwickelte sogenannte "On-Chip-Flüssigkeitskühlung" des israelischen Projektpartners "ZutaCore" ergänzt. «Diese Kühlung ist für eine optimale Wärmerückgewinnung ausgelegt», erklärt Binod Koirala. Die zurückgewonnene Wärme erreicht Temperaturen von bis zu 70 °C. "Diese Wärme können wir direkt ins Hochtemperaturnetz von ‹NEST› einleiten und damit beispielsweise die Duschen der Bewohnerinnen und Bewohner betreiben."
Das Projekt "HEATWISE" ist Anfang 2024 offiziell gestartet und dauert drei Jahre. Es wird von der EU im Rahmen von "Horizon Europe" und vom Schweizerischen Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) unterstützt.
