Quelle: Eigene Darstellung
Digitale Technologien sind aus Wissenschaft und Industrie nicht mehr wegzudenken – doch Rechenzentren gehören zu den größten Energieverbrauchern der IT-Branche. Insbesondere Hochleistungsrechner sind essenziell für komplexe Berechnungen in der Forschung, verursachen aber gleichzeitig hohe Stromkosten und CO2-Emissionen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, setzt die RWTH Aachen auf innovative Lösungen zur Energieeffizienz und nachhaltigen Ressourcennutzung.
Effiziente Technologien für umweltfreundliches HPC
Ein zentraler Bestandteil unserer Nachhaltigkeitsstrategie ist CLAIX-2023, der neuste Hochleistungsrechner der RWTH. Er kombiniert maximale Rechenleistung mit modernster Kühltechnologie: Ein Warmwasserkühlsystem leitet die entstehende Abwärme über ein Kreislaufsystem auf das Dach des Gebäudes, wo sie durch Außenluft gekühlt wird – ganz ohne energieintensive Kältemaschinen. Dadurch wird nicht nur Strom gespart, sondern auch der CO2-Ausstoß erheblich reduziert. Zusätzlich wird CLAIX-2023 ausschließlich mit erneuerbaren Energien betrieben.
Neben energieeffizienter Hardware arbeiten wir auch an intelligenten Softwarelösungen, um den Energieverbrauch weiter zu optimieren. Das BMBF-Projekt IT-Zauber entwickelt hierfür eine integrierte Monitoring-Umgebung, die detaillierte Betriebsdaten aus Rechensystemen und Versorgungsinfrastruktur kombiniert. Durch diese simultane Betrachtung können wir lokale Optimierungsmöglichkeiten erkennen und systemübergreifende Einsparpotenziale identifizieren.
Ein besonders innovativer Ansatz ist die Modellierung eines Digitalen Zwillings – einer virtuellen Nachbildung unseres HPC-Systems mitsamt Infrastruktur. Diese Simulation ermöglicht präzisere Vorhersagen über Energieverbrauch, Kühlbedarf und Ressourcennutzung. Auf Basis dieser Daten können intelligente Regelstrategien entwickelt werden, um den Betrieb in Echtzeit zu optimieren.
KI-gestützte Energieeinsparung in der IT
Auch künstliche Intelligenz spielt eine Schlüsselrolle in unseren Nachhaltigkeitsbemühungen. Im BMBF-Projekt ENSIMA erforschen wir, wie KI-gestützte Verfahren den Energieverbrauch von Simulations- und Produktionsprozessen reduzieren können. Diese Methoden ermöglichen es, komplexe Rechenaufgaben mit weniger Ressourcen durchzuführen, wodurch sich sowohl Rechenzeit als auch Energieverbrauch signifikant verringern.
Ziel ist es, ressourcenschonende HPC-Anwendungen zu entwickeln, die nicht nur an der RWTH, sondern auch in der Industrie und in anderen Forschungseinrichtungen eingesetzt werden können. Durch die enge Verzahnung von KI und HPC entstehen neue Möglichkeiten, energieintensive Berechnungen nachhaltiger zu gestalten.
Zukunftsvision: CO2-neutrale Rechenzentren
Die gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die Planung neuer Rechenzentren ein. Ein besonderes Projekt ist das CO2-neutrale Datacenter im Hochschulerweiterungsgebiet Campus West. Hier setzen wir auf eine noch engere Verzahnung von Rechenzentrum, Stromnetz und Wärmerückgewinnung. Die Idee: Die Abwärme des HPC-Clusters soll nicht ungenutzt verpuffen, sondern in das lokale Wärmenetz eingespeist werden. Damit könnten Gebäude auf dem Campus umweltfreundlich beheizt werden.
Zudem arbeiten wir an Konzepten zur intelligenten Lastverteilung: HPC-Workloads könnten gezielt in Zeiten verlagert werden, in denen viel erneuerbare Energie im Netz verfügbar ist. So ließen sich Schwankungen in der Stromversorgung besser ausgleichen und die Netzauslastung optimieren.
Nachhaltigkeit als zentrale Aufgabe der IT
Die IT-Branche steht vor der Herausforderung, steigende Rechenanforderungen mit ökologischer Verantwortung zu vereinen. An der RWTH Aachen zeigen wir, dass Hochleistungsrechnen und Nachhaltigkeit kein Widerspruch sein müssen. Durch energieeffiziente Hardware, intelligente Softwarelösungen und innovative Forschungsprojekte leisten wir einen aktiven Beitrag zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks.
Mit diesen Initiativen stellen wir sicher, dass die IT von morgen nicht nur leistungsfähig, sondern auch nachhaltig ist.
Verantwortlich für die Inhalte dieses Beitrags sind Malak Mostafa und Christian Terboven.
