Der erste Teil dieser Serie zeichnete anhand öffentlicher Daten und offengelegter Projekte eine Entscheidungskette nach: Was ein Standort an Strom, Wasser und Nachfrage nach Abwärme bereitstellen kann, bestimmt die Kühlarchitektur, und die Architektur grenzt die Auswahl des Kältemittels ein. In diesem Teil wird diese Kette sechs Personen vorgelegt, die die Anlagen bauen und liefern.
Das erste Glied hält stand. Die Anbieter beschreiben die Verfügbarkeit von Ressourcen als Ausgangspunkt der Auslegung, und an manchen Standorten wird ein Kühlkonzept aufgrund der Standortbedingungen ausgeschlossen, bevor überhaupt ein technischer Vergleich beginnt.
Das zweite Glied hält nicht stand. Die Auswahl des Kältemittels erweist sich als nur lose mit dem Standort verknüpft. Sie wird durch die Unternehmenspolitik des Betreibers und durch Vorschriften bestimmt, und bei einer ganzen Anlagenebene stellt sich die Frage überhaupt nicht.
Wo die Ressourcenlogik greift
Wasser ist die Einschränkung, die sich zuerst bemerkbar macht, und sie führt zu trockenen Auslegungen.
„Wo Wasser knapp ist, setzen wir auf trockene Kühlung und nutzen Adiabatik nur als Form der Redundanz, wodurch ein Standort häufig vollständig auf die Wasserspeicherung vor Ort verzichten kann“, sagte Alex Schafer, Vertriebsleiter für Climate Solutions bei Güntner in Chicago. Er stellte einen Zusammenhang mit den Bedingungen in den Vereinigten Staaten her, wo große Teile des Landes inzwischen ungewöhnlich trocken oder von Dürre betroffen sind, einschließlich Standorten, die traditionell nicht als solche betrachtet wurden.
Der Übergang zur trockenen Kühlung kostet am Standort Energie, und Schafer bezifferte sowohl die Kosten als auch den Nutzen. Ein gut optimiertes adiabatisches System verbraucht am Standort pro Jahr möglicherweise nur etwa 10 bis 20 % mehr Energie als eine Verdunstungslösung, während der Wasserverbrauch deutlich sinkt. Bei einer Nettobetrachtung, die sich nicht allein auf den Standort beschränkt, verändert sich der Vergleich. Die Aufbereitung und Verteilung von 1.000 Gallonen Wasser erfordert ungefähr 3 bis 5 kWh, und die Erzeugung einer kWh verbraucht 2 bis 4 Gallonen. Werden diese Auswirkungen außerhalb des Standorts einbezogen, verbraucht das adiabatische System daher insgesamt ähnlich viel oder etwas weniger Energie und senkt zugleich den Wasserverbrauch erheblich. Dabei handle es sich um nationale Durchschnittswerte, merkte er an, die je nach Standort und Erzeugungsmix beträchtlich variierten.
Die Standortbedingungen können den Auslegungsspielraum von sich aus einschränken. An einem Standort mit hoher Umgebungstemperatur und hoher Luftfeuchtigkeit wie Indonesien, mit einer Trockenkugeltemperatur von 35 bis 40 °C und einer Luftfeuchtigkeit von mehr als 80 %, bildet die Feuchtkugeltemperatur die Untergrenze. Ohne mechanische Kühlung kann keine darunterliegende Temperatur bereitgestellt werden, sodass die Entscheidung davon abhängt, welche Fluidtemperatur das System tatsächlich benötigt.
Yan Evans, Managing Director von Güntner Data Center Solutions, beschrieb dieselbe Hierarchie. Wo kein Wasser verfügbar ist, muss die Lösung vollständig trocken arbeiten. Wo Wasser verfügbar, aber eingeschränkt ist, wird der Verdunstungs- oder Adiabatikbetrieb bei Spitzenwerten der Umgebungstemperatur selektiv eingesetzt, anstatt als Standardbetriebsart zu dienen. Seine Zusammenfassung der Methode: Verstehen, welche Ressource unter Druck steht, und das System von Anfang an um diese Einschränkung herum auslegen.
Einschränkungen bei der Stromversorgung wirken in dieselbe Richtung. Evans beschrieb dies als Allokationsproblem, da jedes Watt, das für die Kühlung aufgewendet wird, nicht für die Rechenleistung zur Verfügung steht.
Michel Grabon, Data Center Vertical Engineering Director und Product Marketing Director bei Carrier Solutions Europe im französischen Montluel, beschrieb die Lösungen, die Carrier in Europa üblicherweise einsetzt: Primärkreislaufnetze mit luftgekühlten Kaltwassersätzen und einer hydronischen Freikühloption, Trockenkühlung, wo dies zur Begrenzung der Auswirkungen auf den Wasserverbrauch sinnvoll ist, sowie eine Option, mit der die Leistung des Kaltwassersatzes bei eingeschränkter verfügbarer Stromleistung begrenzt wird.
Mike Oakley, Senior Director of Portfolio Marketing bei Copeland, brachte den Wandel hin zu wasserlosen, luftgekühlten Auslegungen mit der öffentlichen Meinung in Verbindung. Diese messe dem Wassersparen einen höheren Stellenwert bei als dem Stromverbrauch, worauf die Chiphersteller wiederum mit der Entwicklung von Bauteilen reagierten, die bei höheren Temperaturen arbeiten und weniger Kühlung benötigen.
Abwärme verhält sich anders als die beiden anderen Ressourcen, weil sie von Bedingungen außerhalb des Standortgeländes abhängt. Grabon sagte, Carrier biete Anlagen zur Wärmerückgewinnung an, die mit Fernwärmenetzen und industriellen Temperaturniveaus von bis zu 85 oder 90 °C kompatibel seien, und knüpfte dies an drei Bedingungen: geeignete Wärmenachfrage, Infrastruktur und kommerzielle Vereinbarungen. Evans setzte dieselbe Schwelle an und unterschied zwischen Standorten mit einem praktisch nutzbaren lokalen Wärmeabnehmer und Standorten ohne einen solchen, an denen eine effiziente Wärmeabfuhr das Ziel bleibe. Oakley verwies auf industrielle Wärmepumpen, die Niedertemperaturwärme aus Rechenzentren auf nutzbare Netztemperaturen für die Fernwärmeversorgung anheben.
Steigende Rack- und Kaltwassersatztemperaturen, so Schafer, machen vollständig luftgekühlte Systeme auf eine Weise praktikabel, wie sie es zuvor nicht waren, und Oakley beschrieb denselben Trend aus Sicht der Komponenten.
Wo die Kette reißt
Die These, dass die Standortressourcen bis zur Auswahl des Kältemittels durchschlagen, stieß auf direkten Widerspruch.
Andy Hawes, General Manager Technical Services bei Aermec UK in Rochford, Essex, sagte, die Standortressourcen würden gleich zu Beginn bei der Systemauswahl berücksichtigt und beeinflussten die Kühlstrategie erheblich, die Wahl des Kältemittels ändere sich dadurch jedoch „selten, wenn überhaupt“. Aermec liefert Rechenzentrumsanlagen für R513A und R1234ze, und Hawes äußerte sich unmissverständlich dazu, wer zwischen ihnen auswählt: „Aermec folgt der eigenen Politik der Rechenzentrumsbetreiber und wählt das Kältemittel nicht direkt aus.“ Er beschrieb die Anforderungen der Betreiber als durch Netto-Null-Ziele, Betriebsrisiken und Leistung bestimmt und nannte als entscheidenden Faktor die eigene Strategie des Kunden und nicht die Präferenz des Herstellers. Auf dem britischen Markt sieht er aus Gründen des GWP und der Regulierung eine Präferenz für R1234ze, weist jedoch darauf hin, dass der Leistungsbereich für die meisten Anwendungen weitgehend dem von R513A entspricht. Unabhängig davon, welches Fluid gewählt wird, wird das System anhand derselben Kriterien beurteilt: Die europäischen Benchmark-Erwartungen für neue Einrichtungen bezifferte er auf einen jährlichen PUE von unter 1,3, wobei einige Betreiber an Standorten, deren Bedingungen dies zulassen, einen Wert von 1,2 anstreben.
Evans brachte einen strukturellen Aspekt vor, der noch weiter geht. Trockene und verdunstungsbasierte oder adiabatische Kühler führen Wärme aus einem Fluidkreislauf direkt an die Umgebungsluft ab und enthalten überhaupt keinen Kältemittelkreislauf. „Diese Entscheidung wird vorgelagert auf der Ebene des Kaltwassersatzes oder der Direktexpansion getroffen, und zwar vom Entwicklungsteam des Kunden und den Anlagenlieferanten“, sagte er. Für diese Ebene des Systems stellt sich die Kältemittelfrage überhaupt nicht. Sie wird an anderer Stelle in der Architektur geklärt.
Oakley beschrieb dieselbe Zuordnung der Entscheidungskompetenz und sagte, die Betreiber müssten jede Anwendung anhand ihrer eigenen Ziele, Einschränkungen und verfügbaren Ressourcen bewerten, wobei es keine allgemeingültige Antwort für alle Systeme oder Kältemittel gebe. Grabon verortete die Entscheidung bei den Kundenanforderungen und den geltenden Standards, in Europa insbesondere bei der F-gas regulation.
Vier Unternehmen verorten die Entscheidungskompetenz für das Kältemittel beim Betreiber. Dies ist eine übereinstimmende Darstellung der Anbieterseite darüber, wie die Entscheidung getroffen wird, und sie beschreibt das Kundenverhalten so, wie es von den Anbietern beobachtet wird.
Die Uneinigkeit auf der Anbieterseite
Die Anbieter sind sich darüber einig, wer entscheidet. Sie sind sich nicht darüber einig, was sie auf Nachfrage empfehlen würden.
Dirk Schlehuber, Produktmanager für Schraubenverdichter bei BITZER in Sindelfingen, Deutschland, wies darauf hin, dass Kältemittel mit niedrigem GWP wie R1234ze und R513A in etablierten Kaltwassersatzlösungen weit verbreitet sind. Auf dem EU-Markt empfiehlt BITZER bei neuen Systemen den Einsatz natürlicher Kältemittel, wo immer dies technisch und wirtschaftlich machbar ist. Er beschrieb die Wahl zwischen natürlichen und synthetischen Kältemitteln mit niedrigem GWP als anwendungsabhängig und nicht als striktes Entweder-oder. Als Faktoren, die natürliche Kältemittel bei neuen Anlagen in Europa zunehmend begünstigen, nannte er die schrittweise Reduzierung gemäß F-gas und mögliche PFAS-Beschränkungen, wobei Sicherheitsanforderungen entscheidend seien, da Entflammbarkeit und Toxizität die Installationsumgebung und die zulässige Füllmenge bestimmten. Auch die Systemarchitektur und der Projektumfang sind wichtige Faktoren bei der Auswahl des Kältemittels.
Grabon gelangte aus denselben Variablen zu einem anderen Schluss. Die Eignung natürlicher Kältemittel hängt von der Füllmenge, der Systemauslegung und den Sicherheitsanforderungen der jeweiligen Anwendung ab: R290 und R600a sind entflammbar, bei R717 sind sowohl Entflammbarkeit als auch Toxizität zu berücksichtigen, und R744 kann sich je nach Betriebsbedingungen für bestimmte Kaltwassersatzanwendungen in Rechenzentren weniger eignen. Carrier setzt entflammbare natürliche Kältemittel dort ein, wo die Füllmenge begrenzt ist, sagte er. Bei Rechenzentrumsprojekten gehe es jedoch gewöhnlich um hohe Leistungen und entsprechend große Füllmengen, und in diesen Fällen werde A2L unter Einhaltung der einschlägigen Sicherheitsstandards als Option empfohlen, während R32 verfügbar sei, wenn ein Kunde einen höheren GWP akzeptiere. Das europäische Portfolio, so sagte er, verwendet üblicherweise Kältemittel mit einem GWP von unter 10, beispielsweise R1234ze und R1233zd.
Oakley vertrat eine mittlere Position. Verdichtungstechnik von Copeland wird für A1-, A2L- und natürliche Kältemittel einschließlich R744 angeboten. Er beschrieb synthetische Kältemittel als vertraute Lösungen, die Effizienz und potenziell weniger Einschränkungen durch lokale Bauvorschriften bieten, während natürliche Kältemittel einen äußerst niedrigen GWP und zuverlässige Leistung ermöglichen, allerdings zulasten einer höheren Systemkomplexität aufgrund von Effizienz- und Sicherheitsanforderungen. Er sagte außerdem, dass Copeland gemeinsam mit Anlagenherstellern den Einsatz von R744 in CRAC-Geräten prüfe, die für Regionen vorgesehen seien, in denen natürliche gegenüber synthetischen Kältemitteln bevorzugt werden.
Evans nannte die Kriterien, die seiner Beobachtung nach bei dieser Entscheidung angewendet werden: Regulierung, Sicherheitsklassifizierung, Servicekapazitäten, Energieeffizienz und langfristige Verfügbarkeit. Natürliche Kältemittel seien in der richtigen Anwendung attraktiv, sagte er, könnten jedoch zusätzliche Sicherheitsinfrastruktur, Fachschulungen und eine sorgfältige Standortplanung erfordern.
Die Gemeinsamkeit aller vier Aussagen besteht darin, dass die Füllmenge und die Sicherheitsklassifizierung und nicht allein der GWP einschränken, welche Optionen für ein großes Rechenzentrumsprojekt zur Verfügung stehen. Uneinig sind sie sich darüber, was daraus folgt. BITZER betrachtet die Regulierung neben Sicherheitsanforderungen, Systemarchitektur und anwendungsspezifischen Erwägungen als wichtigen Treiber für die Einführung natürlicher Kältemittel und empfiehlt diese für neue Systeme in der EU, wenn sie technisch und wirtschaftlich geeignet sind. Carrier empfiehlt angesichts der für Rechenzentrumsleistungen typischen großen Füllmengen A2L für diese Anlagen.
Was die Entscheidung tatsächlich erzwingt
Was ein Projekt von der technisch besten Option wegführt, ist nur selten die Technik selbst.
Schafer nannte an erster Stelle die Investitionskosten. Ein effizienteres System könne durch eine Überdimensionierung der Komponenten zur Wärmeabfuhr ausgelegt werden, sagte er, dies könne jedoch im Hinblick auf die Investitionsausgaben nicht realisierbar sein. Aus der Geschwindigkeit des Marktes ergeben sich drei weitere Einschränkungen: die Schnelligkeit der Umsetzung in einem boomenden Baumarkt, die durch Einschränkungen in der Lieferkette zusätzlich erschwert wird, qualifizierte Arbeitskräfte, die für Betreiber, die komplexe Systeme effizient und zuverlässig in Betrieb halten wollen, zunehmend schwer zu finden sind, sowie die Infrastruktur, wenn einige Einrichtungen zwar über reichlich verfügbares Wasser verfügen, aber keine Möglichkeit haben, das Wasser zum Standort zu transportieren und das Abwasser abzuleiten.
Oakley nannte mangelnde Vertrautheit und beschrieb ein Umfeld, das sich schneller entwickelt, als viele Betreiber und EPC-Unternehmen es verfolgen können, wobei Widerstand gegen neue Technik und eine Präferenz für vertraute Lösungen als Hindernis für Effizienz und Zuverlässigkeit wirken.
Evans nannte Standortwahl und Zeitplanung. Die Verfügbarkeit von Energie und Wasser bestimmt zunehmend, wo Betreiber bauen. Daher kann ein Standort aufgrund von Netzzugang, Potenzial für erneuerbare Energien, Klima, Flächen oder Genehmigungsmöglichkeiten gewählt werden, selbst wenn ein anderer Standort ein günstigeres Kühlprofil bieten würde. Ein System, das zum Zeitpunkt der Spezifikation technisch sinnvoll ist, kann sich bis zur Inbetriebnahme des Standorts außerdem als weniger geeignet erweisen, wenn sich Vorschriften, lokale Einschränkungen oder IT-Lasten verändert haben.
Hawes verortet diese Einflussfaktoren in einer früheren Phase. Die Betreiber wägen Brandschutzstrategie und Versicherungsanforderungen, unternehmensinterne Kältemittelpolitik, Vertrautheit mit neuer Technik und langfristige Instandhaltungskapazitäten gegeneinander ab, sagte er, und Aermec berücksichtige diese Aspekte von Anfang an. Betreiber geschäftskritischer Einrichtungen wichen nur selten vom vereinbarten Plan ab, da sie Lösungen priorisierten, die gleich beim ersten Mal richtig seien. Nach dieser Darstellung gibt es keine späte Abkehr von der technisch besten Option, weil die Einschränkungen bereits vor der Herausgabe der Spezifikation in diese aufgenommen wurden.
Die von der Anbieterseite genannten Einschränkungen sind konsistent, und keine davon betrifft Eigenschaften des Kältemittels: Investitionskosten, Zeitplan, qualifizierte Arbeitskräfte, Lieferkette und die physischen Anschlüsse, mit denen ein Standort ausgestattet werden kann. Vorschriften, Versicherungen und Brandlast spielen ebenfalls eine Rolle, allerdings als Eingangsgrößen, die von Anfang an in die Spezifikation eingepreist werden, und nicht als Ursache für eine späte Änderung der Auslegung.
Woher diese Darstellung stammt. Alle sechs hier zitierten Gesprächspartner bauen oder liefern Anlagen: BITZER, Aermec UK, Carrier Solutions Europe, Copeland und Güntner. Unter ihnen befindet sich weder ein Rechenzentrumsbetreiber noch ein beratender Ingenieur, und Betriebsdaten aus aktiven Einrichtungen verbleiben bei den Betreibern. Aussagen darüber, was Betreiber entscheiden und warum, stellen daher die Sicht der Anbieterseite auf ihre Kunden dar und nicht die Darstellung der Kunden selbst.
Welche Faktoren nach Erwartung der Anbieter als Nächstes begrenzen werden
Schafer erwartet einen weiteren Anstieg der Leistungsdichte und zugleich einen steigenden Ressourcenbedarf, strengere Einschränkungen bei Strom und Wasser sowie eine zunehmende Verbreitung der Energieerzeugung vor Ort, die zugleich zusätzliche Komplexität im Hinblick auf Wärmeinseleffekte und Wasserverbrauch mit sich bringt. Seine Zusammenfassung der tatsächlichen Grenze: Effizienz und Ressourceneinsparungen mit Investitionsausgaben, Platz und nachgewiesener Zuverlässigkeit in Einklang bringen und realistisch beurteilen, was heute zuverlässig ist und was sich noch in der Entwicklung befindet.
Schlehuber erwartet, dass sich die Anforderungen an Komponenten von der Lastseite her verschärfen werden. Steigende thermische Lasten erfordern höhere Leistungen bei zuverlässigem Dauerbetrieb, Effizienz zur Erfüllung der PUE-Ziele und breitere Einsatzgrenzen, da steigende Chiptemperaturen die Temperaturniveaus verschieben, auf denen Kühllasten bewältigt werden müssen, und damit die gesamte Kühlarchitektur beeinflussen. Breitere Einsatzgrenzen, fügte er hinzu, tragen außerdem dazu bei, Konzepte zur Wärmerückgewinnung zu ermöglichen.
Hawes erwartet, dass die Verfügbarkeit von Kältemitteln zu einer Einschränkung wird, wenn Hersteller auf Chemikalien mit niedrigerem GWP umstellen, begleitet von einer breiteren Einführung von A2L und dem damit verbundenen Umgang mit Entflammbarkeit. Oakley warnte davor, dass der Ausbau selbst die Lieferketten für Anlagen belasten könnte, zusätzlich zum Wettbewerb um Flächen, Strom und Wasser an den Standorten.
Evans verortete die Einschränkung in einer früheren Phase, nämlich in der Projektplanung. Kühlarchitektur, Redundanzstrategie und Betriebsannahmen lassen sich nur schwer umkehren, sobald ein Standort ausgelegt ist, und bei Hybridsystemen müssen Regelungsstrategie, Servicekonzept und Betriebsverfahren im Laufe der Zeit optimiert werden. Den größten Nutzen erzielen seiner Aussage nach jene Standorte, die die Kühlung von Anfang an als strategische Auslegungsentscheidung und nicht als späte Auswahl von Anlagen behandeln.
Es zeigt sich ein Markt, in dem der Standort die Architektur und der Betreiber das Kältemittel bestimmt und in dem die praktischen Grenzen für beides eher durch Kapital, Zeitplan und Personal als durch die technischen Vorzüge eines bestimmten Fluids gesetzt werden. Die eigene Darstellung dieser Entscheidungen durch die Betreiber ist der nächste Teil der Arbeit.
Quellen
Primärquellen
Refindustry im Juli 2026 übermittelte schriftliche Antworten:
- Dirk Schlehuber, Produktmanager für Schraubenverdichter, BITZER, Sindelfingen, Deutschland. Unternehmensposition.
- Andy Hawes, General Manager Technical Services, Aermec UK, Rochford, Essex, Vereinigtes Königreich. Unternehmensposition.
- Michel Grabon, Data Center Vertical Engineering Director und Product Marketing Director, Carrier Solutions Europe, Montluel, Frankreich. Persönliche Experteneinschätzung.
- Mike Oakley, Senior Director Portfolio Marketing, Copeland. Unternehmensposition, weltweiter Verantwortungsbereich.
- Yan Evans, Managing Director, Güntner Data Center Solutions. Unternehmensposition.
- Alex Schafer, Vertriebsleiter, Climate Solutions, Güntner, Chicago, Vereinigte Staaten. Persönliche Experteneinschätzung.
Sekundärquellen
- Refindustry, „Strom, Wasser und Wärme: Wie Standortressourcen heute das Kältemittel in einem Rechenzentrum bestimmen“, erster Teil dieser Serie.
