Wie sieht das Rechenzentrum von morgen aus?

Neben leistungsfähigeren Servern gewinnen Flüssigkeitskühlung, Energieeffizienz, eine zuverlässige Stromversorgung und KI-gestützte Automatisierung an Bedeutung, wie Dell Technologies in einer Einschätzung zu aktuellen Infrastrukturtrends beschreibt.

Mehr Rechenleistung auf begrenztem Raum

Die Nachfrage nach Rechenleistung und Speicher wächst, während die verfügbare Fläche in Rechenzentren begrenzt bleibt. Betreiber müssen deshalb mehr Leistung auf engem Raum unterbringen. Besonders bei KI-Anwendungen kommt es darauf an, Speicher- und GPU-Systeme möglichst nah beieinander zu betreiben. Lange Übertragungswege erhöhen die Latenz und können die Verarbeitung ausbremsen.

Die steigende Leistungsdichte beeinflusst auch die Bauweise der Server-Racks. Neben dem verbreiteten 19-Zoll-Format gewinnt die 21-Zoll-Bauweise an Bedeutung. Größere Gehäuse bieten Platz für leistungsfähigere Komponenten und umfangreichere Kühlsysteme. Bei Open-Rack-Konzepten nach Vorgaben des Open Compute Project lassen sich zudem Verkabelung und Stromversorgung anders organisieren: Server werden über zentrale Stromschienen angebunden, wodurch weniger Kabel im Rack erforderlich sind.

Flüssigkeitskühlung wird wichtiger

Mit der Leistungsaufnahme steigt auch die Wärmeentwicklung. Luftkühlung stößt insbesondere bei leistungsstarken Prozessoren und Grafikbeschleunigern zunehmend an Grenzen. Eine Alternative ist Direct Liquid Cooling. Dabei wird Kühlflüssigkeit über Leitungen und Pumpen zu Kühlplatten geführt, die direkt auf den Chips sitzen. Die Wärme lässt sich so effizienter abführen und das Risiko temperaturbedingter Leistungseinbußen verringern.

Noch weiter geht die Immersionskühlung, bei der komplette Systeme in eine spezielle, nichtleitende Flüssigkeit eingetaucht werden. Trotz ihres Effizienzpotenzials dürfte diese Technik laut Dell vorerst eine Nischenlösung bleiben. Sie erfordert angepasste Hardware, erschwert den Austausch einzelner Komponenten und stellt wegen des hohen Gewichts der Kühlbecken besondere Anforderungen an die Gebäudestatik.

Energieeffizienz wird zur technischen und regulatorischen Aufgabe

Rechenzentren müssen mehr Rechenleistung bereitstellen und zugleich ihren Energiebedarf begrenzen. Fortschritte bei Servern und Speichersystemen können den Stromverbrauch je Leistungseinheit senken. Auch optimierte Kühlkonzepte tragen dazu bei, Betriebskosten zu reduzieren.

Eine wichtige Kennzahl ist die Power Usage Effectiveness (PUE). Sie setzt den gesamten Energieverbrauch eines Rechenzentrums ins Verhältnis zum Energiebedarf seiner IT-Systeme. Je niedriger der Wert, desto geringer fällt der zusätzliche Energiebedarf für beispielsweise Kühlung und Stromversorgung aus.

Neben wirtschaftlichen Gründen spielen gesetzliche Vorgaben eine Rolle. Das Energieeffizienzgesetz legt Anforderungen an die Effizienz von Rechenzentren fest. Die konkreten Grenzwerte und Fristen hängen unter anderem vom Anlagentyp und den geltenden gesetzlichen Bestimmungen ab.

Abwärme und Stromversorgung rücken in den Mittelpunkt

Die Wärme aus Rechenzentren wird zunehmend als mögliche Energiequelle betrachtet. Betreiber können sie beispielsweise zur Beheizung eigener Gebäude oder für die Warmwasserbereitung nutzen. Auch die Einspeisung in externe Wärmenetze kommt infrage. Dafür müssen allerdings die Temperaturen und technischen Voraussetzungen der Netze passen. Ältere Fernwärmesysteme können Anpassungen erfordern, die mit zusätzlichen Investitionen verbunden sind.

Gleichzeitig wird die Stromversorgung zu einem entscheidenden Faktor bei der Standortwahl. Eine leistungsfähige Internetanbindung reicht für große Anlagen nicht mehr aus. Entscheidend ist auch, ob das örtliche Stromnetz genügend Kapazität bietet. Müssen Leitungen oder Umspannwerke erst ausgebaut werden, kann sich die Inbetriebnahme eines Rechenzentrums verzögern.

KI unterstützt die Steuerung der Infrastruktur

Automatisierung gehört seit Langem zum Rechenzentrumsbetrieb. Sie hilft dabei, Systeme einzurichten, Ressourcen bereitzustellen und auf technische Störungen zu reagieren. KI kann diese Prozesse erweitern, etwa durch automatisierte Fehleranalysen, Optimierungen oder die visuelle Kontrolle von Anlagenkomponenten.

Dell Technologies verweist in diesem Zusammenhang auf das Konzept Astro. Dabei sollen KI-Agenten und digitale Zwillinge dabei helfen, geeignete Ausführungsorte für Workloads zu bestimmen. Berücksichtigt werden unter anderem die erwartete Laufzeit, der Energiebedarf, die Netzlast und die aktuellen Strompreise.

Peter Dümig, Senior Product Manager Server bei Dell Technologies Deutschland, sieht deshalb nicht nur die IT-Systeme selbst im Wandel. Unternehmen müssten auch die Kühlung an die steigende Leistungsdichte und Wärmeentwicklung anpassen.

Die Entwicklung zeigt, dass Rechenzentren zunehmend als Gesamtsystem geplant werden müssen. Serverleistung, Kühlung, Energieversorgung und Automatisierung hängen eng zusammen. Besonders für KI-Anwendungen wird es entscheidend sein, diese Bereiche aufeinander abzustimmen.

(red/Dell Technologies)