Nederlandse vinding koelt beter
Daarnaast zijn rekencentra grootverbruikers van energie. Zowel uit financieel als milieuoogpunt is een besparing daarop gewenst.
Steeds meer ICT-leveranciers en hun klanten roepen om het hardst dat zij ‘groen’ te werk willen gaan en de uitstoot van broeikasgassen (CO2) willen terugdringen.
Zo bevat het datacenter van KPN op Schiphol ICT-apparatuur met een opgenomen vermogen van 400 watt per vierkante meter vloeroppervlak. Op de planning staat een nieuw datacenter dat zelfs 2500 watt per vierkante meter verbruikt, met een mogelijke upgrade naar 5000 watt.
Bovenop de energie om de apparatuur draaiende te houden, is nog eens half zoveel nodig voor de koeling. Al met al gaat van het elektriciteitsverbruik van een datacenter 62 procent naar de ICT-middelen, 30 procent naar de koeling en 5 procent naar de noodstroomvoorziening (UPS). De resterende 3 procent is nodig voor verlichting en dergelijke.
“De energieconsumptie van de computers kunnen wij niet beïnvloeden. Dat is aan de Intels van deze wereld”, zegt Frans Sas van bureau Innodoe, dat KPN van advies dient. Maar op de koeling valt wel energiewinst te behalen.
KyotoCooling
Een nieuw koelconcept, KyotoCooling genaamd, zou uitkomst kunnen bieden. KPN denkt daarmee 70 procent te kunnen besparen op de elektriciteit voor koeling, waardoor het totale energieverbruik van zijn datacenters met 20 procent kan dalen.
Bij KyotoCooling wordt relatief koele buitenlucht gebruikt om de luchttemperatuur in het datacenter te verlagen. Dat gebeurt in een aangepast ‘warmtewiel’ (‘heat exchange wheel’), of liever gezegd koudewiel, dat wordt afgekoeld met relatief koele buitenlucht. De hete lucht van de ICT-apparatuur wordt in het koudewiel gevoerd en daarna teruggeleid in de computerruimte. Een belangrijk onderdeel van het systeem is verder de scheiding van hete en koele luchtcorridors binnen het datacenter.
Op deze manier kan de binnenlucht worden afgekoeld tot maximaal 4 of 5 graden Celcius boven die van de buitenlucht. Voorwaarde is dat het buiten niet warmer is dan circa 20 graden. Dit betekent dat het systeem in het Nederlandse klimaat over het hele jaar bekeken 90 procent van de tijd bruikbaar is. Sas: “KyotoCooling werkt niet als de buitenlucht bijvoorbeeld 35 graden is.” In tropische zomers zullen dus altijd aanvullende maatregelen nodig blijven.
Een rekenvoorbeeld maakt de potentiële besparing op de energie(-kosten) duidelijk. Een datacenter met een vloeroppervlak van 10.000 vierkante meter gebruikt jaarlijks 104 Gwh voor koeling. Met KyotoCooling kan dit worden teruggebracht tot 20 Gwh per jaar. Dat levert niet alleen een besparing op de elektriciteitsrekening op van 8,4 miljoen euro, maar ook een vermindering van de CO2-uitstoot met 51,2 ton per jaar.
KPN heeft in Amersfoort een testfaciliteit gebouwd met een koudewiel van zes meter en gescheiden luchtcorridors. Sas: “We investeren er een miljoen euro in. We geloven absoluut dat het zal werken.” Nadat de technologie zich heeft bewezen, wil KPN deze toepassen in drie nieuwe datacenters in Amsterdam (25.000 m2), Eindhoven (7000 m2) en Haarlem (15.000 m2).
Uitvinder
Adviesbureau Uptime Technology in Schiedam is de uitvinder van KyotoCooling, een specifieke combinatie van het koudewiel en gescheiden luchtcorridors. Het tweemansbedrijf is in 2005 opgericht door de elektrotechnicus Marcel van Dijk en werktuigbouwkundige Mees Lodder, die bij hun vroegere werkgever PinkRoccade ervaring opdeden met het technisch beheer van datacenters en het begeleiden van grote veranderingstrajecten.
Het warmtewiel als zodanig is niets nieuws, legt Van Dijk uit. “Dat is bewezen technologie. Zo’n beetje ieder kantoorpand in Nederland heeft die op het dak staan. Alleen worden ze daar gebruikt om warmte terug te winnen bij het verversen van de lucht in het kantoor met buitenlucht.”
Uptime Technology pakt het anders aan door het warmtewiel ‘andersom aan te sluiten’, zoals Van Dijk het uitdrukt. “Wij leiden koudere buitenlucht door het wiel, dat daardoor afkoelt. Het koudewiel draait dan in de luchtstroom van de computerruimte, waardoor deze wordt afgekoeld. Het is een gesloten box-principe.”
Essentieel is dat binnen- en buitenlucht niet met elkaar worden vermengd, aldus Van Dijk. In een datacenter is namelijk naast koeling ook een bepaalde luchtvochtigheid vereist om de computerapparatuur gaande te houden.
Wereldprimeur
ICT-dienstverlener Getronics PinkRoccade was KPN eind juni voor door zijn datacenter in Amsterdam uit te rusten met koudewielen. Waarschijnlijk gaat het om een wereldprimeur, zegt woordvoerder Ruud van Loon. De installatie met tien aluminiumwielen van vier meter is gebouwd door Klingenburg, een Duitse leverancier van systemen voor energieterugwinning. Dezelfde fabrikant levert overigens ook het aanzienlijk grotere koudewiel voor de proef bij KPN.
Getronics PinkRoccade verwacht jaarlijks vijf miljoen kWh, omgerekend een half miljoen euro te kunnen besparen op energiekosten. Het project in Amsterdam is onderdeel van een meerjarenplan voor een grote opwaardering van de datacenters van het bedrijf tussen 2005 en 2008. Een project om ook een datacenter in Apeldoorn op deze manier te koelen, loopt al, terwijl prille plannen bestaan om hetzelfde te doen in Lelystad.
Volgens Van Loon hebben drie partijen bij Getronics PinkRoccade aan de wieg gestaan van de toepassing van koudewielen: installatietechnisch bedrijf Hamer, Horos Klimaattechniek – die de installatie heeft gebouwd − en technisch adviesbedrijf Bulters & Bulters.
Bij dat laatste bedrijf was Mees Lodder werkzaam voordat hij met Marcel van Dijk Uptime Technology oprichtte en het principe van KyotoCooling uitwerkte. Lodders zakenpartner Marcel van Dijk was, toen hij nog bij PinkRoccade werkte, ook betrokken bij plannen om de datacenters van deze ICT-dienstverlener efficiënter te koelen.
Octrooi
Uptime Technology heeft naar eigen zeggen het octrooi op KyotoCooling, de specifieke combinatie van koudewielen en gescheiden warme en koude ‘luchtstraten’. Van Dijk: “Op dit moment zijn we bezig het wereldwijd te octrooieren, althans in Europa en Amerika.” Naast KPN hebben ook andere grote partijen, waaronder Cisco, Intel en APC, al interesse getoond.
Een verschil met Getronics PinkRoccade is volgens Van Dijk dat het bij de ICT-dienstverlener om de inpassing in een bestaande situatie gaat, terwijl Uptime Technology zich richt op nieuw te bouwen datacenters. Zo wordt bij de proef van KPN een wiel van zes meter gebruikt met een beoogde capaciteit van 600 kilowatt. “Dat plaats je niet zomaar verticaal in een bestaand gebouw”, aldus Van Dijk. “We gebruiken wel dezelfde technologie, maar het concept is toch wel iets anders. Wat Getronics PinkRoccade heeft bereikt met vijf of zes containers op het dak, doen wij in principe dadelijk met twee wielen van zes meter. Die zijn zo groot dat je inpassing zoekt in een bouwkundige oplossing, op het moment dat je in staat bent nieuwbouw te plegen.”
Hijsen van een warmtewiel op het dak van Getronics in Amsterdam.foto: anp/ gerald van daalenTestfaciliteit KPN in Amersfoort opmaat voor toepassing in drie datacenters