Coolness-Förderung: US-Regierung kühlt Rechenzentren mit staatlicher Unterstützung

Frostige Innovation: Das US-Energieministerium (DOE) kündigte die Finanzierung von 15 Projekten im Wert von 40 Millionen US-Dollar an, um die Entwicklung von Kühlungslösungen für Rechenzentren voranzutreiben. Die Zahlen sprechen eine deutliche Sprache: So verbrauchen Datenzentren etwa 2 % des gesamten Stroms im Land. Allein die Kühlung von Rechenzentren macht dabei bis zu 40 % des Energieverbrauchs aus.

„Extreme Wetterereignisse bedrohen den Betrieb von Rechenzentren. Diese sind für die Computertechnologie und Netzwerke, die unseren Alltag prägen, unverzichtbar. Das DOE finanziert Projekte, die sicherstellen sollen, dass diese Einrichtungen weiterhin reibungslos funktionieren. Damit verbundene Kohlenstoffemissionen sollen so reduziert werden, um dem Klimawandel entgegenzuwirken und eine saubere Energiezukunft aufzubauen“, erläutert US-Energieministerin Jennifer M. Granholm.

Die vom DOE ausgewählten Projekte fördern verschiedene Labore, Universitäten und Unternehmen im Land. Das erklärte Ziel: den Energiebedarf für Rechenzentrumskühlung zu reduzieren. Gleichzeitig soll sich auch der CO2-Fußabdruck in Bezug auf die Energieversorgung und Kühlung dieser Infrastrukturen verringern. Bis 2050 könnten sich die Kohlenstoffemissionen somit auf 0 belaufen.

Die Advanced Energy Research Projects Agency (ARPA-E) des US-Gesundheitsministeriums fördert das sogenannte COOLERCHIPS-Programm. Der Name steht für Cooling Operations Optimized for Leaps in Energy, Reliability, and Carbon Hyperefficiency for Information Processing Systems. COOLERCHIPS wählte folgende Projekte für die Entwicklung von Kühlungslösungen für Datenzentren aus:

• Flexnode, ein Unternehmen für digitale Infrastruktur, plant ein vorgefertigtes modulares Rechenzentrum zu entwickeln. Vier Hauptkomponenten sowie technologische Fortschritte sollen dabei helfen, Rechenzentren effizienter zu kühlen (Fördersumme: 3,5 Millionen US-Dollar).

• Die Firma HP arbeitet an einer Flüssigkühlungslösung, die den Bedarf an thermischen Schnittstellenmaterialien reduziert und somit den Widerstand verringert (Fördersumme: 3,25 Millionen US-Dollar).

• Das Forschungszentrum HRL Laboratories wird ein neues thermisches Managementsystem für Rechenzentren entwickeln. Geringer thermischer Widerstand und verbesserte Energieeffizienz sollen den Stromverbrauch der nächsten Generation von Servern reduzieren (Fördersumme: 2 Millionen US-Dollar).

• Der Maschinenhersteller Intel Federal überarbeitet ein Zwei-Stufen-Eintauchkühlsystem, um die Wärme effektiver zu verteilen (Fördersumme: 1,7 Millionen US-Dollar).

• JETCOOL Technologies – ein Unternehmen für Maschinebau – plant die Entwicklung einer Technologie zur Mikrokonvektionskühlung. Diese kombiniert und verbessert zwei unterschiedliche Kühlansätze, um höhere Energieeffizienzwerte zu erreichen (Fördersumme: 1,2 Millionen US-Dollar).

• Das National Renewable Energy Laboratory programmiert Testprotokolle, um die unter realen Betriebsbedingungen entwickelten Kühltechnologien der COOLERCHIPS-Designs zu evaluieren. Das Technik-Team wird die Arbeit anderer Gruppen nutzen, um ein digitales Zwillingsmodell zu entwickeln. Dabei handelt es sich um eine computergestützte Darstellung der entwickelten Kühlsysteme. Zudem wird das Team Schlüsselparameter bewerten und eine Vielzahl von Technologien in Bezug auf thermische Ziele, Zuverlässigkeit und Kosten testen (Fördersumme: 1,4 Millionen US-Dollar).

• Die Entwicklerfirma Nvidia arbeitet an der Errichtung eines modularen Rechenzentrums mit innovativem vielseitigen Kühlsystem. Dieses regelt die Temperatur der Chips mit einer Zweiphasenkühlplatte, die einen thermischen Widerstand von etwa 0,0025 °C/W erreicht (Fördersumme: 5 Millionen US-Dollar).

• Die Purdue University in West Lafayette entwickelt eine innovative Kühllösung mit einer zweiphasigen Direct-On-Chip-Prallstrahlkühlung. Damit soll sich die Gesamtthermoleistung verbessern und der Stromverbrauch der Pumpen reduzieren (Fördersumme: 1,8 Millionen US-Dollar).

• Das Raytheon Technologies Research Center möchte ein System erschaffen, um Wärmequellen in Servern mithilfe von oszillierenden Bandröhren zu beseitigen. Diese Methode könnte den Energieverbrauch zukünftiger Rechenzentren reduzieren (Fördersumme: 2,5 Millionen US-Dollar).

• Die University of California wird die Fördermittel dafür einsetzen, um eine Reihe von Lösungen für das thermische Management zu entwickeln. Sie sollen dann in einem modularen Rechenzentrum für Edge Computing zum Einsatz kommen. Zu den Design-Innovationen gehören Wärmeextraktion und -ableitung mithilfe von hocheffizienten, kostengünstigen Wärmetauschsystemen (Fördersumme: 3,5 Millionen US-Dollar).

• Die University of Florida plant die Umsetzung einer thermischen Managementlösung, um zukünftige CPUs und GPUs mit beispiellosen Wärmefluss- und Leistungsverbrauchswerten in Serverschränken zu kühlen (Fördersumme: 3 Millionen US-Dollar).

• Die University of Illinois erarbeitet ein Kühlsystem, welches zukünftige Server mit geringem Energieverbrauch und maximaler Kühlleistung nutzen können (Fördersumme: 2,5 Millionen US-Dollar).

• Die University of Maryland arbeitet an der Entwicklung von Decision-Support-Software. Damit sollen bestehende Modellierungswerkzeuge bei zukünftigen Rechenzentrumsvorhaben mit einem Simulationssystem verknüpft werden (Fördersumme: 3,5 Millionen US-Dollar).

• Die University of Missouri möchte ihre Pläne zu einer erweiterbaren Kühlungslösung vorantreiben. Sie bietet zahlreiche Vorteile gegenüber vorhandenen Phasenwechselprozessen (Fördersumme: 1,6 Millionen US-Dollar).

• Die University of Texas plant ihre Ideen für eine Hybridkühlungstechnologie umzusetzen. Damit könnte es zukünftig gelingen, der wachsenden Nachfrage nach fortschrittlichen Lösungen für das thermische Management von Hochleistungsrechenzentren gerecht zu werden (Fördersumme: 2,8 Millionen US-Dollar).

Weitere Informationen zu den ausgewählten Projekten finden Sie hier.

Der Marktwert für die Kühlung von Rechenzentren ist enorm – und wird noch weiter wachsen: So erwartet das Beratungsunternehmen Cognitive Market Research bis 2030 einen Umsatz von 23,9 Milliarden US-Dollar für die Kühlung von Datenzentren. Die jährliche Wachstumsrate läge somit zwischen 2023 und 2030 bei 11,6 %.