Abwärme aus Rechenzentren nutzen
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Data Centre Heat Exchange with AI-Technologies (DC-HEAT)

Nachhaltige Digitale Stadt Frankfurt - Leuchtturmprojekt Künstliche Intelligenz

  • 10/2020 - 02/2021

Die Lebens- und Arbeitswelt wird immer digitaler. Die Lieblingsserie zu jeder Uhrzeit in höchster Qualität schauen, sich auf Social-Media-Plattformen austauschen und Daten über Clouddienste von überall abrufen – all das ist selbstverständlich geworden. Viele Unternehmen bauen Produktionsprozesse um und bieten neue digitale Dienste an. Auch in der Bildung und der Medizin bieten digitale Lösungen enorme Chancen.

Rechenzentren benötigen zunehmend mehr Energie

Damit das alles funktioniert, arbeiten im Hintergrund Millionen von Servern in Rechenzentren. Diese Rechenzentren benötigen zunehmend mehr Energie. In Deutschland ist der Energiebedarf der Rechenzentren seit dem Jahr 2010 um etwa 50 Prozent angestiegen. In Summe brauchen sie mit 15 Mrd. kWh im Jahr 2019 mehr Strom als ganz Berlin. Diese enorme Energiemenge wird in Rechenzentren in Wärme umgewandelt und dann ungenutzt an die Umgebung abgegeben.

Eine Chance, Rechenzentren in Zukunft nachhaltiger zu betreiben, ist die Abwärmenutzung aus Rechenzentren. In Frankfurt am Main benötigen die vorhandenen Rechenzentren mehr als 20 Prozent der gesamten elektrischen Energie der Stadt. Diese Energiemenge würde ausreichen, um etwa 15 Prozent der Gebäude in Frankfurt zu heizen und mit Warmwasser zu versorgen.

Mit Abwärme aus Rechenzentren Gebäude heizen

Das Vorhaben DC-HEAT erarbeitet ein Konzept, welches zum einen die Abwärme in Rechenzentren nicht einfach so verpuffen lässt. Zum anderen soll es ermöglicht werden, mittels künstlicher Intelligenz (KI) ideale Standorte für Rechenzentren zu ermitteln, an denen ihre Abwärme optimal in Nah- und Fernwärmenetze integriert werden kann. Zudem sollen mit KI-Modellen die Einflüsse von Abwärme-Quellen auf das Stadtklima besser eingeschätzt werden können. Weiterhin werden Daten erhoben und Potenziale bestimmt, die die künftige Planung und Auslegung von Wärmenetzen im Stadtgebiet Frankfurt erleichtern können.

Frankfurt am Main ist für das Vorhaben der ideale Standort

Frankfurt am Main ist für das Vorhaben der ideale Standort, da hier 40 Prozent der Großrechenzentren in ganz Deutschland angesiedelt sind. Die Stadt hat zudem einen Masterplan beschlossen, mit dem Ziel, bis zum Jahr 2050 klimaneutral zu werden. Dabei werden Wärmenetze eine zentrale Rolle spielen. Die hohe nationale und internationale Sichtbarkeit von Frankfurt als Rechenzentrumsstandort kann dazu beitragen, dass das Leuchtturmprojekt beispielgebende Lösungen für viele weitere Standorte dieser Art entwickelt.

Das Forschungsvorhaben DC-HEAT (FKZ 67KI1012A) wird vom BMU im Programm KI-Leuchttürme für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen gefördert. Im Rahmen der KI-Strategie der Bundesregierung werden in diesem Programm Projekte gefördert, die Künstliche Intelligenz nutzen, um ökologische Herausforderungen zu bewältigen und beispielgebend für eine umwelt-, klima-, gesundheits- und naturgerechte Digitalisierung sind („KI-Leuchttürme“). Zuständige Projektträgerin für das Förderprogramm ist die Zukunft-Umwelt-Gesellschaft (ZUG) gGmbH.

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Dr. Ralph Hintemann
  • Senior Researcher