Castrol treibt Innovationen bei der Kühlung von Rechenzentren mit dielektrischen Flüssigkeiten voran und treibt die Zukunft der Immersionskühltechnologie voran.
Immersionskühlung ist zu einem wichtigen Thema in der Technologiebranche geworden, insbesondere da Rechenzentren zunehmend effizientere Kühllösungen benötigen. Castrol, das traditionell mit Autoölen in Verbindung gebracht wird, ist bei dieser Innovation führend. Mit seinen dielektrischen Kühlflüssigkeiten macht Castrol jetzt jedoch auch Fortschritte bei der Kühlung von Rechenzentren. Wir haben kürzlich das Castrol Liquid Cooling Center of Excellence in Pangbourne, Berkshire, Großbritannien, besucht, wo Castrol Forschung und Entwicklung an Lösungen zur Immersionskühlung von Rechenzentren betreibt.
Die Einrichtung dient als Testgelände für Castrols Immersionskühlflüssigkeiten der DC-Serie und verschiedene Konfigurationen von Immersionstanks führender Anbieter. Diese Testzellen ermöglichen es Castrol, verschiedene Kühltechnologien und ihre Auswirkungen auf Serverkomponenten zu untersuchen. Während der Schwerpunkt hauptsächlich auf Fluiddynamik und Chemie liegt, werden im Zentrum auch Kabel, Serverhardware und Materialkompatibilität bewertet. Castrols umfassender Ansatz zum Testen und Validieren der Immersionstechnologie macht das Unternehmen zu einem führenden Anbieter in der Zukunft der Rechenzentrumskühlung.
Argumente für Immersionskühlung
Rechenzentren stehen unter wachsendem Druck, eine immer höhere Rechenleistung zu bewältigen und gleichzeitig die Umweltbelastung zu reduzieren. Herkömmliche Luftkühlungsmethoden, selbst solche, die durch direkte Flüssigkeitskühlung (DLC) ergänzt werden, reichen für einige der heutigen hochdichten Rechenumgebungen oft nicht aus.
Chris Lockett, Vizepräsident für Elektrifizierung und Castrol-Produktinnovation bei BP, erklärt: „Derzeit werden etwa 40 % des Stromverbrauchs in Rechenzentren für die Kühlung aufgewendet. Durch Immersionskühlung kann dieser Wert auf weniger als 5 % gesenkt werden, was den Strom- und Wasserverbrauch deutlich senkt.“
Bei der Immersionskühlung werden ganze Server in eine dielektrische Flüssigkeit getaucht, eine nichtleitende Flüssigkeit, die die Wärme von den Komponenten aufnimmt und ableitet. Bei diesem Ansatz sind keine herkömmlichen Lüfter mehr erforderlich, was den Stromverbrauch senkt und die Effizienz verbessert. Als Vince und ich die Anlage erkundeten, wurde klar, dass die Immersionskühlung keine experimentelle Nische mehr ist – sie entwickelt sich schnell zu einer praktikablen Lösung für Hochleistungsarbeitslasten und umweltbewusste Rechenzentren.
Erkundung der Testzellen
At Castrols Kompetenzzentrumwurden uns mehrere Immersionskühllösungen vorgestellt, jede mit einem einzigartigen Design und einzigartigen Fähigkeiten. Diese Setups umfassten Tanks von namhaften Anbietern wie GRC (Kühlung der Grünen Revolution), Taucherund Iceotope, die alle auf unterschiedliche Größen und Betriebsanforderungen zugeschnitten sind. Die Tanks von GRC beispielsweise sind für den Einsatz in großem Maßstab ausgelegt und können 50 kW Leistung pro Tank bewältigen. Submer und Iceotope bieten dagegen eher rackspezifische Lösungen, die sich ideal für modulare und platzbeschränkte Umgebungen eignen.
Ein herausragendes Merkmal der Testzellen ist die Möglichkeit, gründliche Tests unter kontrollierten Bedingungen durchzuführen. Die Einrichtung des Castrol Center of Excellence ist in Räume unterteilt, die jeweils über Temperaturregelung, Belüftung und Feuerlöschsysteme verfügen. So kann Castrol verschiedene Flüssigkeiten und Komponenten unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen testen und sicherstellen, dass die von ihnen entwickelten Lösungen den Belastungen realer Rechenzentren standhalten.
In einer der Testzellen beobachteten wir den Tank von GRC, der aufgrund der von Castrol verwendeten speziellen Flüssigkeit auffällig grün leuchtete. Die in diesem Tank untergetauchten Server wurden Kompatibilitäts- und Leistungstests unterzogen. Castrol stellt sicher, dass jede Komponente, von CPUs bis zu Kabeln, in Immersionskühlumgebungen effektiv und ohne Leistungseinbußen funktionieren kann.
Fluid Engineering: Das Herzstück des Systems
Die Flüssigkeiten der DC-Serie von Castrol bilden das Herzstück der Immersionskühllösungen, die speziell für Rechenzentren entwickelt wurden. Wir hatten Gelegenheit, zwei dieser Flüssigkeiten in Aktion zu sehen: DC15 und DC20. Beide sind dielektrische Flüssigkeiten, die dafür ausgelegt sind, Wärme effizient von Servern abzuleiten und dabei gleichzeitig Materialverträglichkeit und Flüssigkeitslebensdauer zu wahren.
Aufgrund regionaler Vorschriften ist die DC15-Flüssigkeit für Märkte optimiert, die eine höhere Viskosität erfordern, wie etwa asiatische Standorte. Die DC20-Flüssigkeit ist Castrols leistungsstärkste Option und wurde für extreme Wärmeableitung und höhere Betriebstemperaturen entwickelt. Diese Flüssigkeiten können im Temperaturbereich von 40 °C bis 50 °C eingesetzt werden, wobei einige Systeme Temperaturen von bis zu 70 °C erreichen. Diese hohe Temperaturtoleranz bedeutet, dass in den meisten Umgebungen keine zusätzliche Kühlung erforderlich ist, was die Betriebskosten und die Komplexität des Betriebs dieser Systeme erheblich reduziert.
Die Lebensdauer dieser Flüssigkeiten ist ein weiterer wichtiger Aspekt ihrer Nützlichkeit. Laut Castrol sind die Flüssigkeiten für den „Lebenszyklus“ ausgelegt, was bedeutet, dass die Flüssigkeit unter optimalen Bedingungen für die gesamte Lebensdauer der Serverhardware – normalerweise 3 bis 8 Jahre – verwendet werden kann. Auch nach diesem Zeitraum bietet Castrol Recycling- und Wiederaufbereitungsdienste für Flüssigkeiten an, um die Lebensdauer der Flüssigkeit zu verlängern und Abfall zu reduzieren.
Submer Mega Pods: Eintauchen im großen Maßstab
Einer der Höhepunkte unseres Besuchs war der Submer Mega Pod, eine modulare Rechenzentrumslösung, die Castrols Immersionskühlflüssigkeitstechnologie nutzt. Im Mega Pod fanden wir zwei Smart Pod XL-Racks, die jeweils mit unterschiedlichen Flüssigkeiten betrieben werden – DC15 und DC20. Diese Pods stellen eine kompakte All-in-One-Rechenzentrumslösung dar, komplett mit Wärmetauschern und externen Kühlkreisläufen, die Wärme über Dachkühler, Wärmerückgewinnungssysteme oder geothermische Lösungen an die Umgebung abgeben.
Dieser Systemtyp ermöglicht eine unglaubliche Dichte und Skalierbarkeit bei gleichzeitig geringem Betriebsgeräusch und Energieverbrauch. Der Mega Pod kann eine Vielzahl von Konfigurationen unterstützen und ist daher eine attraktive Option für Rechenzentren, die eine Immersionskühlung in größerem Maßstab in Betracht ziehen.
Auch die Wartungsfreundlichkeit der Mega Pods war bemerkenswert. In die Kühlflüssigkeit eingetauchte Server können mithilfe eines Brückenkrans problemlos herausgehoben werden, sodass Techniker Komponenten ohne Ausfallzeiten warten oder austauschen können. Die Immersionsflüssigkeiten sind nicht korrosiv und nicht leitend, sodass eine Komponente, selbst wenn sie noch nass entfernt wird, problemlos getrocknet und wiederverwendet werden kann.
Erweiterung der Immersionskühlung über herkömmliche Rechenzentren hinaus
Während die Immersionskühlung in herkömmlichen Rechenzentren immer beliebter wird, bietet die Technologie auch für viele andere Anwendungsfälle großes Potenzial. Da sie hochdichtes Computing ermöglicht und gleichzeitig platzsparend und umweltfreundlich ist, eignet sie sich gut für nicht-traditionelle Umgebungen.
Edge Computing und Umgebungen mit beengten Platzverhältnissen
Edge Computing bringt die Rechenleistung näher an die Datenquelle, wodurch die Latenzzeit verringert und die Echtzeitverarbeitung verbessert wird. Allerdings sind Edge-Standorte oft räumlich begrenzt und verfügen nicht über die robuste Kühlinfrastruktur, die in großen Rechenzentren zur Verfügung steht. Herkömmliche Luftkühlungsmethoden, die sperrige HLK-Systeme und Luftbehandlungsanlagen erfordern, sind in diesen Szenarien nicht immer praktikabel.
Andererseits kann die Immersionskühlung in kompakten, in sich geschlossenen Einheiten eingesetzt werden, die den Platzbedarf drastisch reduzieren. Lösungen wie das GRC ICEraq können mehrere Racks auf kleinem Raum unterbringen und gleichzeitig eine hocheffiziente Kühlung gewährleisten. Dies macht die Immersionskühlung ideal für Edge Computing in Telekommunikationstürmen, Einzelhandelsgeschäften oder abgelegenen Industrieanlagen. Darüber hinaus machen die geringere Geräuschentwicklung und das Fehlen von Luftbewegungssystemen die Immersionskühlung für Umgebungen attraktiv, in denen ein leiser Betrieb entscheidend ist, wie etwa Krankenhäuser oder Bürogebäude.
Immersionskühlung für modulare Rechenzentren
Modulare Rechenzentren – vorgefertigte Rechenzentrumsmodule, die schnell und flexibel eingesetzt werden können, wie das Submer MegaPod – sind ein weiteres hervorragendes Anwendungsbeispiel für die Immersionskühlung. Diese Rechenzentren werden häufig bei militärischen Operationen, zur Katastrophenwiederherstellung oder für temporäre Einrichtungen eingesetzt, bei denen herkömmliche Infrastrukturen nicht praktikabel sind. Mit der Immersionskühlung können modulare Rechenzentren hohe Rechenleistung auf kleinem Raum bündeln und benötigen dabei weniger Energie und Infrastruktur für die Kühlung.
Castrols Submarine Mega Pod ist ein Beispiel dafür, wie Immersionskühlung in modularen Rechenzentren eingesetzt werden kann. Diese Drop-in-Rechenzentrumslösungen sind mit Immersionskühltanks und Wärmetauschern ausgestattet, sodass sie unabhängig und mit minimaler Infrastruktur betrieben werden können. Aufgrund ihres kompakten Designs eignen sie sich ideal für Szenarien, in denen eine schnelle Bereitstellung und Hochleistungs-Computing in Umgebungen mit begrenztem Platzangebot erforderlich sind.
Wärmewiederverwendung und Nachhaltigkeit in städtischen Gebieten
Einer der interessanteren Vorteile der Immersionskühlung ist die Möglichkeit, die von Servern erzeugte Wärme wiederzuverwenden. Im Gegensatz zu luftgekühlten Rechenzentren, die die Wärme oft als Abfall an die Umgebung abgeben, können Immersionskühlsysteme die Wärme an sekundäre Systeme wie Gebäudeheizungen oder industrielle Prozesse übertragen.
In städtischen Gebieten, in denen Land knapp ist und Nachhaltigkeit eine Priorität ist, könnte die Immersionskühlung in Fernwärmesysteme integriert oder zum Heizen von umliegenden Gebäuden verwendet werden. Beispielsweise könnte die Wärme eines immersionsgekühlten Rechenzentrums Warmwasser oder Heizung für Wohn- oder Geschäftsgebäude bereitstellen. Dieses Wärmerückgewinnungsmodell verbessert nicht nur die Energieeffizienz, sondern trägt auch dazu bei, den gesamten ökologischen Fußabdruck des Rechenzentrums zu verringern.
Immersionskühlung für industrielles Edge Computing
Branchen wie Öl und Gas, Fertigung und Energieerzeugung verlassen sich zunehmend auf Edge Computing für die Echtzeit-Datenverarbeitung und -Steuerung. Diese Umgebungen sind oft abgelegen, rau, enthalten explosive oder ätzende Gase oder sind extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt, wodurch herkömmliche Kühlsysteme unpraktisch werden. Die Immersionskühlung bietet eine robuste Lösung, indem sie selbst in anspruchsvollen Umgebungen eine konstante und effiziente Wärmeableitung gewährleistet.
In diesen Szenarien könnte die Abwärme aus der Immersionskühlung auch in industriellen Prozessen genutzt werden. So könnte die Abwärme beispielsweise als Bestandteil der Vorwärmung für die Dampferzeugung, die Warmwasserbereitung oder sogar zur Unterstützung von Vorgängen vor Ort, die thermische Energie benötigen, wiederverwendet werden. Dieser Ansatz steht im Einklang mit dem wachsenden Streben nach umweltfreundlicheren, effizienteren industriellen Prozessen und stellt gleichzeitig sicher, dass Edge-Computing-Systeme unter rauen Bedingungen zuverlässig funktionieren können.
Nachhaltiges Computing für Smart Cities
Mit der Ausweitung von Smart-City-Projekten könnte die Immersionskühlung eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung der Computerinfrastruktur spielen, die alles von der Verkehrssteuerung bis hin zu öffentlichen Sicherheitssystemen unterstützt. Die Immersionskühlung kann dichte Computerknoten in intelligenten Gebäuden, Verkehrsknotenpunkten und Versorgungssystemen ermöglichen und gleichzeitig den Kühlbedarf minimieren.
Diese Systeme könnten auch Abwärme zur Energierückgewinnung nutzen. So könnten beispielsweise Smart-City-Rechenzentren, die auf Immersionskühlung angewiesen sind, überschüssige Wärme zur Stromversorgung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge, zur Beheizung städtischer Schwimmbäder oder zur Unterstützung von Abfallentsorgungsanlagen beitragen. Auf diese Weise können Smart Cities ihr Ziel erreichen, Nachhaltigkeit in ihre Kernabläufe zu integrieren und gleichzeitig die Datenmengen zu verwalten, die die städtischen Dienste der nächsten Generation antreiben.
Über die Kühlung hinaus: Die Auswirkungen auf die Umwelt
Neben der Reduzierung des Energieverbrauchs bietet die Immersionskühlung auch erhebliche Vorteile für die Umwelt. Die Flüssigkeiten von Castrol sind so konzipiert, dass sie vollständig recycelbar sind und kein Treibhausgaspotenzial aufweisen. Das Unternehmen erkundet auch Fluid-as-a-Service-Modelle, bei denen gebrauchte Flüssigkeiten gesammelt, wiederaufbereitet und als frische, leistungsstarke Flüssigkeiten an den Kunden zurückgegeben werden. Dieser Ansatz minimiert den Abfall und entspricht der wachsenden Nachfrage nach einem nachhaltigen Rechenzentrumsbetrieb.
Darüber hinaus können Immersionskühlsysteme mit Wärmerückgewinnungstechnologien kombiniert werden. So kann die von den Servern erzeugte überschüssige Wärme beispielsweise zur Gebäudeheizung oder für industrielle Anwendungen genutzt werden. Castrol hat sogar die Möglichkeit untersucht, die Wärme zum Heizen von Schwimmbädern zu nutzen, was dem Gesamtsystem eine zusätzliche Effizienzebene verleiht.
Zukunft der Immersionskühlung
Mit der Expansion von Rechenzentren und dem steigenden Strombedarf wird der Bedarf an effizienten und nachhaltigen Kühllösungen weiter steigen. Immersionskühlung entwickelt sich zu einer der vielversprechendsten Technologien, um diesen Bedarf zu decken, insbesondere für Hochleistungsrechnen, KI-Workloads und andere anspruchsvolle Anwendungen. Während Luft- und direkte Flüssigkeitskühlung immer noch ihre Berechtigung haben, bietet Immersionskühlung ein anderes, aber überzeugendes Angebot an Effizienz und Skalierbarkeit für die Zukunft.
Die Arbeit im Liquid Cooling Center of Excellence von Castrol stellt den neuesten Stand dieser Technologie dar. Der Fokus des Unternehmens auf Flüssigkeitschemie, Materialverträglichkeit und Lebenszyklusmanagement macht es zu einem wichtigen Akteur bei der Entwicklung effektiver und umweltverträglicher Immersionskühllösungen.
Bei unserem Besuch in Castrols Werk in Pangbourne entdeckten wir ein Unternehmen, das sich intensiv mit der Zukunft der Kühlung von Rechenzentren beschäftigt. Von der Entwicklung fortschrittlicher dielektrischer Flüssigkeiten bis hin zum Testen von Tauchtanks und Serverkomponenten trägt Castrol dazu bei, unsere Denkweise über den Betrieb von Rechenzentren neu zu definieren. Da die Immersionskühlung immer beliebter wird, ist klar, dass Castrols Fachwissen in Strömungsdynamik und Materialwissenschaft eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Zukunft dieser Technologie spielen wird.
Castrol Immersionskühlflüssigkeiten
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