de.wedoany.com-Bericht: Wissenschaftler des Illinois State Geological Survey, das zum Prairie Research Institute der University of Illinois Urbana-Champaign gehört, haben eine Methode vorgeschlagen, bei der Grundwasserleiter als natürliche Wärmebatterien zur Kühlung von Rechenzentren genutzt werden. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Groundwater veröffentlicht.
Rechenzentren verbrauchen große Mengen an Strom und Wasser, um eine Überhitzung der Server zu verhindern. Die Studie zeigt, dass je nach Bauweise 10 bis 40 Prozent der Energie eines Rechenzentrums allein für die Kühlung aufgewendet werden können. Im Jahr 2023 berichtete Google, dass alle seine Rechenzentren mehr als 6 Milliarden Gallonen Wasser für die Kühlung verbraucht haben. Viele herkömmliche Kühlsysteme sind auf die Verdunstung großer Wassermengen angewiesen, die dem örtlichen Wasserversorgungssystem dauerhaft entzogen werden.
Die Studie wurde von der Postdoktorandin Upasana Pandey gemeinsam mit den Professoren Dr. Yu-Feng Lin und Dr. Andrew Stumpf durchgeführt. Sie erläutern die Funktionsweise von Aquifer-Wärmespeichersystemen (ATES): Das System nutzt Grundwasser zur Speicherung saisonaler Wärmeenergie, funktioniert ähnlich wie eine riesige natürliche Wärmebatterie und ermöglicht durch die Entnahme und Wiedereinleitung von Wasser über Doppelbrunnen (well doublets) eine energieeffiziente, kohlenstoffarme Beheizung und Kühlung.
Im konkreten Ablauf wird kaltes Wasser aus dem Grundwasserleiter durch einen Wärmetauscher im Rechenzentrum gepumpt, nimmt die von den Computergeräten erzeugte Wärme auf und wird dann zur Speicherung und Wiederverwendung in den Grundwasserleiter zurückgeführt. In den kälteren Monaten kann dieser Prozess umgekehrt werden: Die im Sommer im Untergrund gespeicherte Wärme kann im Winter zum Heizen von Gebäuden genutzt werden, während das im Winter gesammelte Kaltwasser für die Kühlung im Sommer gespeichert wird. Diese Methode kann die Kühleffizienz so weit steigern, dass der Gesamtstrombedarf gesenkt wird.
Stumpf weist darauf hin, dass Regionen wie Illinois die nahezu konstante Untergrundtemperatur der Erde nutzen können. Er führt als Beispiel an: Während herkömmliche Systeme eine Anpassung von 90 Grad Fahrenheit (ca. 32,2 Grad Celsius) auf 70 Grad Fahrenheit (ca. 21,1 Grad Celsius) benötigen, muss ein System, das Grundwasser nutzt, nur von etwa 55 Grad Fahrenheit (ca. 12,8 Grad Celsius) auf 70 Grad Fahrenheit angepasst werden. Die Technologie ist nicht auf trinkbares Süßwasser angewiesen; tiefere salzhaltige Grundwasserleiter, kontaminiertes Grundwasser oder sogar überflutete stillgelegte Bergwerke können zur Speicherung von Wärmeenergie genutzt werden. Das Forschungsteam ist der Ansicht, dass Illinois aufgrund seiner ausgeprägten saisonalen Temperaturschwankungen, reichhaltigen Grundwasserressourcen und der effektiven Wärmeübertragung durch glaziale Ablagerungen besonders für diese Technologie geeignet ist.
Das Forschungsteam weist darauf hin, dass das größte Hindernis für diese Technologie wirtschaftlicher und nicht technischer Natur ist. Geothermische Kühlsysteme erfordern höhere Anfangsinvestitionen, haben aber in der Regel niedrigere langfristige Betriebskosten. Viele Projekte werden nur über einen Investitionszeitraum von 5 bis 10 Jahren bewertet, nicht über die 20- bis 40-jährige Lebensdauer, in der diese Systeme den größten Nutzen entfalten. Die für die Installation des Systems erforderlichen Arbeitskräfte sind bereits vorhanden, da viele Bohrfähigkeiten in der Erdöl-, Erdgas- und Wasserbrunnenbranche üblich sind.
Lin erklärte in einer Stellungnahme, dass Wasser ein erstaunliches Material sei, das eine hohe Wärmekapazität besitze und als guter Wärmeträger fließen könne. Diese Kombination sei im Grundwasser selten, und diese Eigenschaften könnten zur Energiespeicherung genutzt werden.
