Technologien und Konzepte für nachhaltige Rechenzentren

Rechenzentren gehören zu den energieintensivsten Infrastrukturen unserer Zeit. Ihr kontinuierliches Wachstum – getrieben durch Digitalisierung, Cloud-Dienste und datenintensive Anwendungen – stellt Betreiber vor große Herausforderungen: Energieeffizienz steigern, Abwärme nutzen und gleichzeitig Klimaneutralität erreichen. Zwischen 2010 und 2022 stieg der Energiebedarf deutscher Rechenzentren um 70 % auf 17,9 TWh. Bis 2030 wird ein weiterer Anstieg auf 30 TWh erwartet. Deutschland bleibt damit der führende Rechenzentrumsstandort in Europa – und steht unter besonderem Handlungsdruck. Der Weg zu nachhaltigen Rechenzentren erfordert eine innovative, systemische Herangehensweise – von der regenerativen Stromversorgung über Wärmerückgewinnung bis hin zur Netzintegration. Energieeffizienz ist auch für die neuen Rechenzentren, die dem Energieeffizienzgesetz unterliegen, gefordert. Wir unterstützen Betreiber, Investoren und Planer mit fundierter Forschung, praxiserprobten Konzepten und technologischer Innovationskraft auf dem Weg zur klimaneutralen Rechenzentrumsinfrastruktur.

Unsere FuE-Leistungen in diesem Arbeitsgebiet umfassen:

1. Energetische Standort- und Infrastrukturplanung​
   
   • Analyse und Bewertung bestehender Strom-, Wärme- und Kälteinfrastruktur
   • PV-Potentialstudien für Gebäude und Umland
   • Standortanalyse (GIS) zur Integration in Strom-/Gas-/Wärmenetze
   • Entwicklung integrierter Energieversorgungskonzepte unter Berücksichtigung lokaler Gegebenheiten
   • Identifikation und Erschließung sektorübergreifender Synergien, z. B. mit angrenzender Industrie oder Nahwärmenetzen
2. Entwicklung maßgeschneiderter Energiekonzepte für Rechenzentren
   
   • Analyse und Bewertung von Energiekonzepten für Rechenzentren
   • Versorgung durch erneuerbare Energien wie Photovoltaik und Windkraft
   • Einbindung von thermischen, elektrischen und Wasserstoffspeichern
   • Bewertung und Entwicklung von Kühl- und Klimatisierungslösungen: Kompressions- und Sorptionskälte mit den natürlichen Kältemitteln Propan und Wasser
   • Abwärmenutzungskonzepte/-technologien und Optimierung der Energieflüsse (Strom, Wärme, Kälte)
   • Ganzheitliche Systemanalysen zur Maximierung der Energieeffizienz, u. a. unter Einbezug thermischer Carnot-Batterien
3. Nutzung von Abwärme durch Großwärmepumpen
   
   • Machbarkeitsstudien und Technologieentwicklung für den Einsatz von Hochtemperatur-Wärmepumpen zur lokalen oder netzgebundenen Wärmeeinspeisung
   • Konzepte zur saisonalen Speicherung von Abwärme in Kombination mit regenerativen Quellen
   • Wirtschaftlichkeitsanalysen und Unterstützung bei der Identifikation geeigneter Förderprogramme
4. Flexibilitätsmanagement und Netzintegration
   
   • Modellierung und Simulation von Energieversorgungskonzepten für Rechenzentren, Betriebsoptimierung
   • Simulation und Prognose elektrischer Lastprofile, Wärmeprofile
   • Bewertung und Optimierung der Betriebsführung im Energiemarkt
   • Bewertung und Analyse der Netzintegration ins Stromnetz: Netzbildende Funktion, Steuerung von Wirk- und Blindleistung, Demand-Side-Management, Peak Shaving und Eigenverbrauchsoptimierung
   • Bewertung regulatorischer Anforderungen und Entwicklung geeigneter Integrationsstrategien für Stromnetze
5. Integration und Optimierung von Energiespeichern
   
   • Auslegung und Betriebsstrategien für Batteriespeicher (z. B. zur Notstromversorgung, Netzstützung oder Lastspitzenkappung)
   • Kombination von Batteriespeichern mit Power-to-Heat- und Power-to-Cool-Technologien zur Sektorenkopplung
   • Analyse und Bewertung thermischer Speichertechnologien wie z. B. Carnot-Batterien zur Abwärmespeicherung
6. CO₂-Abscheidung und -Verwertung
   
   • Standortbasierte Potenzialanalysen für den Einsatz von DAC-Systemen (Direct Air Capture)
   • Konzepte zur energetischen Kopplung von DAC mit vorhandener Abwärme oder überschüssigem Strom aus Eigenerzeugung
   • Bewertung der Integration von CO₂-Verwertungstechnologien in bestehende Infrastruktur