der speicher: ein rechenzentrum, aus dem ein ort wird

ein rechenzentrum sieht heute fast überall gleich aus: eine fensterlose halle im gewerbegebiet, ein zaun darum, kein eingang für irgendwen, dazu hektarweise versiegelter boden. die wärme, die drinnen tag und nacht entsteht, geht über rückkühler auf dem dach an die außenluft verloren.

dabei verbraucht ein bauwerk dieser größe boden, strom und infrastruktur, es läuft rund um die uhr und erzeugt nebenbei vieles, was ein ort gebrauchen könnte: wärme, arbeit, raum für öffentlichkeit. beim ort kommt davon heute kaum etwas an.

„der speicher” ist eine studie, die das ändert. statt eines flachbaus an der autobahn steht ein kompakter quader am rand eines dorfs, mit einer tür, einer markthalle im erdgeschoss und einem dach, das allen offensteht. die server sitzen in seiner mitte und heizen alles, was um sie herum liegt.

das vorbild sind die lagerhäuser, die früher an vielen ortsrändern standen, meist an der bahn: kompakte speicher für das, was die region gerade im überfluss hatte. der neue speicher stellt sich in diese reihe, nur lagert er wärme statt getreide. daher der name.

dazu dreht die studie die übliche reihenfolge um. normalerweise legt der betreiber fest, wie viele megawatt er baut. hier legt der ort fest, was er von der anlage haben will, und daraus ergibt sich ihre größe.

ein rechenzentrum, in das man hineingehen kann

das erdgeschoss ist eine halle für markt und veranstaltungen, offen über die ganze breite. von dort führt eine öffentliche treppe am kern vorbei bis aufs dach.

die markthalle im erdgeschoss, rechts die treppe am kern · ki-visualisierung

der serverblock in der mitte hat keine außenwand. von außen führt kein direkter weg zu ihm: zwischen straße und server liegt überall eine nutzung. einzige ausnahme ist die treppe. sie läuft als eigener schacht an seiner flanke nach oben, mit geschlossener kernwand und eigenem brandabschnitt. man geht am rechenzentrum entlang bis aufs dach, ohne je hineinzukommen.

der kern selbst ist gegen erschütterung und wasser von oben gesichert. die nassen nutzungen über und neben ihm haben eigene wannen und entwässerungsebenen, und seine versorgung ist mehrfach redundant, wie bei hochverfügbaren anlagen üblich.

weil die nutzungen auf mehreren geschossen um den block liegen statt nebeneinander, braucht der speicher nur einen bruchteil der grundfläche, die dasselbe programm eingeschossig verlangen würde. in einer ackerbauregion mit guten böden spart das wertvolle ackerfläche.

die technik eines rechenzentrums veraltet schnell, ein gebäude hält ein vielfaches davon. deshalb ist das tragwerk auf wechsel ausgelegt: große spannweiten, reserven in den lasten, geschosshöhen, die mehr als eine nutzung zulassen. die geschosse der hülle können später etwas anderes aufnehmen, und die kaskade lässt sich an eine andere wärmequelle anschließen. der kern wird nie ein wohnhaus, als lager oder für andere technik bleibt er brauchbar.

warum die wärme heute verloren geht

fast der gesamte strom, den ein rechenzentrum zieht, verlässt es wieder als wärme, denn rechnen heißt physikalisch, energie in wärme zu verwandeln. dass sie trotzdem selten genutzt wird, hat zwei gründe, und einer davon erledigt sich gerade.

die temperatur. klassische rechenzentren kühlen mit luft, hinten kommen rund 30 grad heraus, damit lässt sich kaum heizen. die racks für ki-lasten sind aber so dicht gepackt, dass luft sie nicht mehr kühlen kann. sie werden flüssig gekühlt, und der rücklauf kommt mit bis zu 60 grad zurück. brauchbare wärme entsteht dort also ohnehin. nur endet auch sie meist in den rückkühlern auf dem dach.

der standort. wärme reist schlecht, jeder kilometer leitung kostet geld und verliert energie. ein gewerbegebiet an der autobahn hat niemanden in der nähe, der sie brauchen könnte. deshalb steht der speicher beim ort. die ortsmitte muss es nicht sein, der ortsrand genügt, solange die wege kurz bleiben.

sortiert nach temperatur, stufe für stufe

der warme rücklauf aus dem serverblock erreicht die nutzungen rundherum in der reihenfolge ihrer temperatur: zuerst das handwerk neben dem block, dann bad und wohnungen an seinen flanken, zuletzt glashaus und pilze im obersten geschoss. jede stufe gibt weiter, was sie nicht mehr braucht:

• handwerk, bis 60 grad. brauerei, wäscherei, destille und die trocknung von getreide, kräutern und bauholz. der wärmste bedarf bekommt den rücklauf als erster, direkt neben dem block: kurze leitungen, wenig verlust.
• bad, 40 bis 45 grad. ein warmes becken ist die sichtbarste art, abwärme an einen ort zurückzugeben. in exmouth in england und in paris heizen rechenzentren bereits schwimmbäder.
• wohnen und arbeiten, 28 bis 32 grad. die wärme läuft direkt durch die betondecken, ohne wärmepumpe dazwischen. im sommer kühlen dieselben decken, mit kälte aus der adsorptionsmaschine im untergeschoss.
• glashaus und aquaponik, 25 bis 30 grad. gemüse und fisch im selben kreislauf. die notstrom-aggregate laufen mit gas statt diesel, ihr gereinigtes abgas geht bei den pflichttests als co₂-dünger ins glashaus, wie im erwerbsgartenbau üblich. viel ist das nicht, die aggregate laufen nur wenige stunden im jahr.
• pilze und reifekammern, 15 bis 24 grad. der letzte verwertbare rest, am weitesten vom kern entfernt, direkt unter dem dach. pilze mögen es dunkel, die zuchtkammern liegen deshalb innen und ohne fenster.

die kaskade im haus braucht nur einen kleinen teil der wärme. der größte teil geht direkt ins dorf und in die glashäuser auf dem feld nebenan, über ein nahwärmenetz mit 50 bis 55 grad. in den häusern steht dafür keine wärmepumpe, sondern nur eine kleine übergabestation mit wärmetauscher. für eine fußbodenheizung reicht diese temperatur ohne weiteres, und das warmwasser erwärmt eine frischwasserstation im durchlauf, ohne speicher, in dem sich legionellen halten könnten.

ältere häuser mit heizkörpern brauchen an kalten tagen mehr, 60 grad und darüber. dafür steht eine einzige große wärmepumpe im untergeschoss des speichers, die den vorlauf nur an diesen tagen anhebt. sie holt sich die wärme aus dem kühlen rücklauf am ende der kaskade. eine große maschine arbeitet effizienter und kostet weniger als hunderte kleine in den kellern. die haushalte brauchen nur den anschluss.

auf dem weg ins dorf geht ein teil der wärme verloren. das bleibt überschaubar, weil der speicher am ortsrand steht und nicht kilometerweit draußen, und auch diesen verlust gleicht die zentrale wärmepumpe aus. im sommer, wenn nur warmwasser gebraucht wird, läuft das netz mit wenig durchfluss, der überschuss geht ins sondenfeld.

im großen maßstab funktioniert die einspeisung längst: die stockholm data parks liefern abwärme ins fernwärmenetz der stadt, und in odense heizt ein rechenzentrum von meta mehrere tausend haushalte mit.

sommer und wasser

im sommer heizt niemand, das ist der naheliegendste einwand. zwei abnehmer fragen aber gerade im spätsommer nach. der eine ist die trocknung neben dem kern, wenn geerntet wird. der andere ist ein kühlhaus im untergeschoss, in dem eine adsorptionsmaschine aus der 60 grad warmen abwärme kälte macht, mit kaum zusätzlichem strom. gemüsebauern brauchen lagerkühlung für erdäpfel und zwiebel genau dann.

der rest geht in ein feld aus erdsonden, die unter dem gebäude tief ins erdreich reichen. sie laden es im sommer auf und geben im winter einen guten teil davon zurück, aber nicht alles. was fehlt, wandert über die ränder des sondenfelds ins umgebende erdreich ab. je kompakter das feld, desto kleiner der verlust, ganz vermeiden lässt er sich nicht. ohne trocknung und kühlhaus müsste das sondenfeld deutlich größer sein.

große rechenzentren kühlen oft mit verdunstung. das ist billig, verbraucht aber laufend trinkwasser, das als dampf in die luft geht. eine anlage dieser größe verdunstet so im jahr etwa so viel, wie ein ganzes dorf an trinkwasser braucht. in einer region mit grundwasserdefizit fehlt das den brunnen und den feldern.

der speicher kühlt in einem geschlossenen kreislauf wie eine heizung: dieselbe füllung läuft jahrelang zwischen servern und abnehmern im kreis. nachgefüllt wird nur, was bei wartungen und über die dichtungen verloren geht, und das ist wenig.

die größenordnung

die studie geht von rund 4 megawatt it-leistung aus, gerechnet auf dauerlast. ein rechenzentrum für ki-lasten schwankt nicht wie ein klassisches, in dem tagsüber mehr los ist als nachts: training läuft wochenlang durch, die auslastung liegt nahe am maximum. dazu kommt, was pumpen, rückkühler und netztechnik brauchen, und auch das wird wieder zu wärme.

nutzbar sind davon gut zwei drittel. der rest ist entweder nur lauwarme luft, etwa aus trafos, notstrom-batterien und schaltschränken, oder er fällt im hochsommer an, wenn abnehmer und erdspeicher schon voll sind. er geht über die rückkühler am dach weg. vom nutzbaren teil geht das meiste ins dorf, ein kleinerer teil in die feldglashäuser. bad, handwerk und das eigene glashaus im haus brauchen nur einen bruchteil.

gerechnet wurde von hinten: vom wärmebedarf eines orts mit einigen tausend einwohnern zur größe der anlage. daraus ergeben sich die 4 megawatt.

was der ort sonst davon hat, lässt sich erst in einer genaueren planung beziffern. die richtung ist klar: ein vielfaches der arbeitsplätze einer üblichen halle, niedrigere heizkosten und deutlich weniger co₂ als mit erdgas.

wer bestimmt, wie groß gebaut wird

üblicherweise sagt der rechenzentrumsbetreiber, wie viele megawatt er braucht, und die gemeinde widmet die fläche dafür. hier läuft es umgekehrt. die gemeinde ist über eine wärmegenossenschaft, wie es sie in vielen orten schon gibt, am netz und an der wärme beteiligt. sie führt die halle im erdgeschoss und holt sich für bad, brauerei oder glashaus partner, die das können.

die vorleistung trägt, wer das rechenzentrum bauen will. das netz muss liegen, bevor die erste kilowattstunde fließt, und die kaskade wird mitgebaut, nicht nachgereicht. bauen dürfen sollte nur, wer den ort daran beteiligt.

die gemeinde hat dabei mehr in der hand, als es scheint. bauland mit passender widmung und ein starker netzanschluss sind das knappste, was die branche sucht, und über die widmung entscheidet die gemeinde selbst.

ganz leer geht auch der rechenzentrumsbetreiber nicht aus: was die abnehmer übernehmen, müssen seine rückkühler nicht mehr wegkühlen, und die wärme lässt sich verkaufen, keine große summe, aber eine, die über jahrzehnte stabil bleibt.

von selbst rechnet sich der speicher gegen eine großanlage auf der grünen wiese trotzdem nicht: der bau ist teurer, die anlage kleiner, die abstimmung aufwendiger. deshalb braucht es gemeinden, die ihn zur bedingung machen.

was offen bleibt

vorgeschrieben ist davon heute nichts. eine eigene uvp-pflicht für rechenzentren gibt es in österreich bisher nicht, geprüft wird nur über umwege, etwa über die leistung der notstromaggregate. der entwurf zur uvp-novelle, der gerade in begutachtung ist, sieht eine pflicht erst ab 100 megawatt anschlussleistung vor, in besonders schutzwürdigen gebieten ab 50. auch dann geht es um umweltauswirkungen. ob eine anlage dem ort etwas zurückgibt, prüft keine behörde. dafür bräuchte es so etwas wie eine gesellschaftliche verträglichkeitsprüfung: was gibt die anlage dem ort zurück, wer sitzt am tisch, wem gehört, was hier entsteht.

rechenzentren werden in den nächsten jahren auch in österreich gebaut. der speicher zeigt, wie so ein bau einem ort wärme, arbeit und einen öffentlichen raum geben könnte.

hinweis: text und berechnungen dieser studie sind ki-gestützt entstanden, die visualisierungen ki-generiert. alle zahlen sind überschlägige annahmen auf studienniveau und ersetzen keine fachplanung.