Energiebedarf, Ressourcenstock und Rohstoff- bzw. Energieeffizienz in Rechenzentren

In diesem Arbeitspaket werden zunächst die ressourcenrelevanten Gerätecluster typologisiert, d.h. es erfolgt eine Zuordnung des Gerätebestandes zu den Kategorien IT-Geräte, Stromversorgungs- und Klimatisierungsinfrastruktur. Innerhalb der Gerätecluster werden die ressourcenrelevanten Einzelkomponenten, z.B. Server, Netzwerktechnik, Speichertechnik, Klimatisierung, Stromversorgung, Sicherheitstechnik, Brandschutz, identifiziert und auf ihren spezifischen Energie-, Material- und Rohstoffinhalt hin untersucht.

Hinsichtlich der Erhebung des Energiebedarfs in Rechenzentren kann auf umfangreiche Untersuchungen insbesondere des Borderstep Institutes zurückgegriffen werden. Im Rahmen des Arbeitspaketes werden die Energiebedarfe den o.g. identifizierten Einzelkomponenten und Geräteclustern zugeordnet. Die Ergebnisse werden zusammengefasst und mit den individuellen Energiebedarfen der im Projekt beteiligten Rechenzentren abgeglichen.

Auch die Ermittlung des Ressourcenstocks orientiert sich an den identifizierten Einzelkomponenten und Geräteclustern und wird mit den individuellen Strukturen der im Projekt beteiligten Rechenzentren abglichen. Hier sind die folgenden Arbeiten geplant:

Die Untersuchungen erfolgen anhand eines definierten Katalogs von sogenannten Zielmetallen. Dies sind im ersten Schritt die bereits nach Stand der Technik recycelbaren Basis- und Edelmetalle, wie Eisen, Kupfer, Aluminium, Zink, Gold, Silber und Platinmetalle. Im zweiten Schritt werden die Gehalte von kritischen Metallen, wie Seltene Erdmetalle (Ytrrium, Neodym, Dysprosium), Tantal, Niob, Titan, Wolfram, Indium und Gallium ermittelt. Der Auswahl der Zielmetalle liegen die Kriterien, wirtschaftliche Bedeutung für die Elektroindustrie, Substituierbarkeit, Bedeutung für Zukunftstechnologien, Versorgungsrisiko, Umweltbelastung durch Rohstoffgewinnung und Verarbeitung sowie die Rezyklierbarkeit nach Stand der Wissenschaft, zu Grunde. Hierzu werden die definierten Zielmetalle mit ihrer technischen Funktion in den jeweiligen elektrischen Bauteilen verknüpft, sodass Einsparungspotenziale und Substitutionsmöglichkeiten aufgezeigt werden können. Gegenstände der Analysen sind dabei insbesondere die Energie- und Materialbedarfe

• von Elektronikbauteilen (bestückte Leiterplatten, SSD, neue Kühlungssysteme wie Wasserkühlung auf der Platine etc.),
• in Netzwerktechnik (insbesondere elektro-optische Interfaces von Routern und Switches, Glasfaserkabel unterschiedlicher Qualität etc.),
• in der Stromversorgungsinfrastruktur (Baugruppen der Leistungselektronik, alternative Batterie-Systeme, Stromschienen, Direkte Gleichstromversorgung) und
• in Systemen der Kühlung und Klimatisierung.

Die Basis zur Ermittlung der Materialzusammensetzung wird mit Hilfe von Einzeldemontageversuchen in den Pilotanlagen und Laboratorien der TUHH und Aufbereitungskampagnen in den Anlagen der Firma Mairec geschaffen. Hierzu sind pro Gerätecluster die Erhebung der Typ- und Materialvarianzen, Demontagekampagnen, Pilot-Testfahrten sowie eine Verifizierungs-Testfahrt mit anschließender Probenahme, Analyse und Auswertung der Ergebnisse geplant.

Im Austausch mit AP4 sollen dabei auch die Bauteile und Komponenten der innovativen Konzepte und Techniken betrachtet und auf Rohstoff- und Energieeinsatz hin untersucht werden.

AP 1 gliedert sich in folgende Unterarbeitspakete auf:

• AP 1.1: Entwicklung einer Typologie der ressourcenrelevanten Gerätecluster zur Erhebung des Energie- und Ressourcenbedarfs
• AP 1.2: Ermittlung des Energiebedarfs der Gerätecluster und Abgleich mit den Daten der Projektpartner
• AP 1.3: Ermittlung des Ressourcenstocks durch Sortier- und Aufbereitungsversuche der Gerätecluster

Partner in AP1

• TU Hamburg
• Borderstep
• Firma Mairec

Ansprechpartner und Koordinator

• Julia Hobohm (TU Hamburg)