Die Zukunft gestalten: Strategien für die Flüssigkeitskühlung moderner Rechenzentren

Eine Branche im Wandel

Derzeit nutzen nur 19% der Rechenzentren Flüssigkeitskühlung, aber 36% planen laut dem AFCOM State of the Data Center Report 2025, diese innerhalb der nächsten 1–2 Jahre einzuführen. Ein Drittel der Betreiber (34%) gibt an, dass ihre derzeitigen Kühlsysteme unzureichend sind, und 21% suchen aktiv nach besseren Lösungen.

In den USA vollzieht sich der Wandel noch schneller. Bluefield Research prognostiziert, dass bis 2030 50% der Rechenzentren eine Form der Flüssigkeitskühlung einsetzen werden – gegenüber 28% im Jahr 2023.

Quelle: Bluefield Research

Herausforderungen bei der Nachrüstung von Flüssigkeitskühlsystemen

Die Nachrüstung von Flüssigkeitskühlsystemen in einer dafür nicht ausgelegten Einrichtung kann sehr komplex sein. Immersionssysteme erhöhen beispielsweise das Gewicht der Wannen, in denen Geräte untergetaucht werden, deutlich, sodass häufig eine Verstärkung der darunter liegenden Bodenkonstruktion erforderlich ist. Außerdem müssen möglicherweise neue Rohrleitungen durch Wände und Böden verlegt werden, die wasserdicht gebaut wurden und keine einfachen Einstiegspunkte bieten.

Wenn keine ausreichenden Kapazitätsreserven vorhanden sind, können Nachrüstungsprojekte auch dadurch behindert werden, dass die Einrichtung während der gesamten Umstellung in Betrieb bleiben muss und keine Ausfälle für den Endnutzer riskiert werden dürfen. Es können sogar rechtliche und administrative Probleme auftreten, wenn die Änderungen die Bedingungen bestehender Mietverträge, Nutzungslizenzen oder Stromabnahmeverträge betreffen.

Diese Faktoren machen deutlich, warum die Nachrüstung als das größte Hindernis für die Einführung angesehen wird. Auf die Frage, was sie von der Implementierung der Flüssigkeitskühlung abhält, nannten 47% der Fachleute aus Rechenzentren die Komplexität der Integration – noch vor den Kosten (41%), dem Mangel an technischem Fachwissen (31%) und der Ungewissheit über die langfristigen Vorteile (26%).

Quelle: AFCOM-Report „State of the Data Center 2025“

Hybride Kühlstrategien und vorgefertigte Lösungen

Glücklicherweise muss die Umstellung auf Flüssigkeitskühlung keine Alles-oder-Nichts-Entscheidung sein. Hybride Ansätze bieten Betreibern die Flexibilität, sowohl Luft- als auch Flüssigkeitskühlung zu verwenden, auch wenn das langfristige Ziel letztendlich die Flüssigkeitskühlung ist.

Die Implementierung einer Wasser-zu-Rack-Kühlung mit Hilfe von Rückwand-Wärmetauschern (RDHx) kann weniger störend sein als die Entscheidung für eine Volltauch- oder Direkt-zu-Chip-Kühlung und bietet gleichzeitig viele vergleichbare Vorteile.

Eine weitere sehr hilfreiche technologische Entwicklung ist die Verfügbarkeit vorgefertigter Kühlmodule, die einfacher zu installieren und zu integrieren sind als maßgeschneiderte Lösungen und als risikoärmer angesehen werden können. Eine kürzlich von AFCOM durchgeführte Umfrage ergab, dass 83% der Betreiber von Rechenzentren Interesse daran haben, den Einsatz dieser Art von Geräten zu prüfen.

Ein entscheidender Faktor für den Erfolg eines Nachrüstungsprojekts ist der verfügbare Platz. Zwar benötigt Flüssigkeitskühlung nicht unbedingt mehr Platz als Luftkühlung, doch erleichtert zusätzlicher Platz die schrittweise Installation. Außerdem können so neue Systeme bei Bedarf parallel zu bestehenden Systemen betrieben werden. Vorgefertigte Geräte können vor allem dort hilfreich sein, wo der Platz begrenzt ist.

Warum neue Rechenzentren auf Flüssigkeitskühlung setzen

Trotz dieser Herausforderungen wird die Umstellung auf Flüssigkeitskühlung immer unumgänglicher, da die Workloads wachsen und KI die Nachfrage nach höheren Rack-Dichten beschleunigt. So steigt der Strombedarf von Rechenzentren kontinuierlich weiter an. Laut Vertiv wurden Standardinstallationen in der Vergangenheit mit etwa 10 bis 15 kW pro Rack betrieben, aber KI-Hardware (insbesondere Cluster von Grafikprozessoren – GPUs) verbraucht weitaus mehr Strom und erzeugt deutlich mehr Wärme. In vielen KI-Implementierungen verbrauchen Racks mittlerweile 40 Kilowatt oder mehr. Bei Hochleistungsrechnern kann die Leistungsdichte sogar 100 kW pro Rack erreichen.

Ältere Einrichtungen können diese Lasten ohne umfangreiche Upgrades nicht bewältigen.

Aus diesem Grund setzen mehr als 50% der neuen Hyperscale-Rechenzentren von Anfang an auf Flüssigkeitskühlung. Obwohl diese Systeme mit höheren Anschaffungskosten verbunden sind, geht Datacenters.com davon aus, dass sich diese zusätzliche Investition bei großflächigem Einsatz bereits nach 2 bis 4 Jahren amortisiert.

Es ist nicht überraschend, dass große Unternehmen wie Google, Meta, Microsoft und Alibaba in Flüssigkeitskühlung investieren, um KI-Workloads zu unterstützen und den Energieverbrauch zu senken. Diese Technologiegiganten sind Vorreiter bei der Implementierung von Immersions- und DTC-Kühlung im Hyperscale-Bereich, und in den nächsten Jahren werden wahrscheinlich auch kleinere Rechenzentren diesem Beispiel folgen.

Die Zukunft der Kühlung von Rechenzentren

Ob Nachrüstung oder Neubau – Flüssigkeitskühlung ist die Zukunft. Die Frage ist nicht, ob, sondern wie schnell Sie dieses Ziel erreichen können. Digitale Tools wie Durchflussmessung und Wasserqualitätsüberwachung unterstützen Sie dabei, einen proaktiven Ansatz für die Wartung Ihres Systems zu verfolgen, indem sie Sie auf auftretende Probleme wie zu geringen oder zu hohen Durchfluss, Verschlechterung der Wasserqualität oder Effizienzverlust aufmerksam machen.