Mit Netflix die Wohnung heizen? Das Potenzial von Abwärme nutzen

Autor: Mainova Redaktion

Freut euch auf folgende Themen:

• Abwärme aus Rechenzentren
• Herausforderungen
• Nachhaltige Lösung

Bis zu 90-mal schauen wir am Tag auf unser Smartphone. Checken E-Mails, nutzen Messenger-Dienste, lassen uns den Weg zum nächsten Restaurant anzeigen, überweisen Geld, buchen Carsharing-Autos oder Fahrräder, nehmen an einer Videokonferenz teil, geben den Stand unseres Stromzählers ein, lesen die aktuellen News des politischen Weltgeschehens, schauen unsere Lieblingsserie oder liken den Beitrag unserer favorisierten Musikband in den sozialen Medien. Laut der Statistikdatenbank Statista nutzen 94 % der Menschen in Deutschland das Internet. Das World Wide Web ist ein mächtiges Werkzeug und durchdringt zahlreiche Facetten unseres Alltags. Aber kann es auch unsere Wohnung heizen und das Wasser für die Dusche wärmen? Wir erklären euch, wie das in einem Quartier mitten in Frankfurt funktionieren wird.

Rechenzentren helfen uns im Alltag – und funktionieren wie ein Kühlschrank

Diese Frage beschäftigt insbesondere die Betreiber von Rechenzentren. Sie sind gewissermaßen das Rückgrat des Internet und sorgen dafür, dass die vielen digitalen Dienste funktionieren, die unseren Alltag erleichtern. Wenn wir zum Beispiel einen Messenger-Service nutzen – und sei es nur zu unserer Kollegin, die eine Etage höher sitzt – so gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sie durch bis zu vier Rechenzentren geht, ehe es auf dem Handy im Nachbarbüro „Ping“ macht.

Habt ihr schon einmal an die Rückseite eures Kühlschranks gefasst? Dort ist es warm. Vereinfacht gesprochen funktionieren Rechenzentren genauso. Wenn sie Daten verarbeiten, erbringen sie nicht nur eine Dienstleistung für ihre Kunden und machen Menschen mit dem Smartphone in der Hand glücklich. Sie erzeugen auch Wärme, die als Abfallprodukt durch die Kühlung der Rechner entsteht und deshalb auch Abwärme genannt wird.

242 Mio. HD-Videos – pro Sekunde!

Frankfurt hat sich in den vergangenen Jahren den Titel „Hauptstadt des Internets“ erarbeitet. Denn in der Mainmetropole ist der weltweit größte Internetknoten DE-CIX beheimatet. Über 1.000 Netze werden hier zusammengeschaltet. Deshalb ist Frankfurt – neben weiteren Vorteilen wie der sicheren Energieversorgung und der hohen Nachfrage vor Ort durch die Finanzbranche – attraktiv für die Betreiber von Rechenzentren. Sie suchen die Nähe zum Internetknoten.

Am 2. Februar 2022 vermeldete der DE-CIX wieder mal einen Rekord: Gegen 20 Uhr liefen erstmals 11 Terabit Daten durch den Knoten. Der Wert entspricht 2,42 Mio. Videos in HD-Qualität. Wohlgemerkt: Pro Sekunde! Seit dem Ausbruch der Corona-Pandemie ist der Internet-Verkehr am DE-CIX noch einmal um 30 % gestiegen. Das heißt auch: In einer Stadt wie Frankfurt entsteht enorm viel Abwärme. In einer Modellrechnung hat das Konsortium DC-Heat (Data Center Heat Exchange with AI-Technologies) ermittelt, dass rein rechnerisch ab 2030 der Wärmebedarf von allen Büros und Privathaushalten der Stadt mit der Abwärme von Rechenzentren gedeckt werden könnte.

Theoretisch eine ganze Stadt heizen

 Wohlgemerkt: Rechnerisch. Denn um die Abwärme zum Duschen oder zum Heizen zu nutzen, müssen in der Regel einige Herausforderungen gemeistert werden. Zum Beispiel sind die Rechenzentren oft zu weit von Wohngebieten entfernt, sodass eine wirtschaftliche Nutzung der Abwärme kaum möglich ist. Zum anderen sind in den meisten Wohnungen alte Heizungssysteme mit sehr hohen Vorlauftemperaturen verbaut, die man erst umrüsten müsste.

Die Abwärme eines Rechenzentrums beträgt rund 35 Grad Celsius, eine Heizung benötigt in der Regel aber 70 Grad. Die Temperatur ist auch der Grund, warum die Abwärme nicht einfach ins Fernwärmenetz eingespeist werden kann. Ein solches betreibt die Mainova AG in Frankfurt. Über 300 Kilometer lang ist das Fernwärmenetz, das umweltfreundlich erzeugte Wärme an über 4.000 Hausanschlüsse verteilt.

An dieser Stelle kommt Dr. Béla Waldhauser ins Spiel. Er ist der CEO von Telehouse, einem der großen Rechenzentrumsbetreiber in Frankfurt. Auf 25.000 Quadratmetern Fläche sorgt Telehouse dafür, dass mehr als 100 Kundinnen und Kunden am Standort in der Kleyerstraße im Frankfurter Gallusviertel ihre Daten verarbeiten können. Wenn Waldhauser in seinem Büro aus dem Fenster schaut, blickt er auf der gegenüberliegenden Straßenseite auf eine Baustelle. Dort entsteht derzeit das Quartier "franky" (ehem. Westville), wo einmal 3.000 Menschen wohnen sollen. Auch Platz für Firmen, Geschäfte und drei Kindertagesstätten hat der Projektentwickler Instone eingeplant. Die Fertigstellung des neuen Quartiers inklusive 1.300 Wohnungen mit insgesamt 96.500 Quadratmetern Wohnfläche ist bis Mitte 2025 geplant.

„Abwärme nutzen – das funktioniert!“

Als Waldhauser von den Planungen hörte, griff er sofort zum Telefon. Ein Neubau! In direkter Nachbarschaft! Damit waren zwei der bisherigen Hürden, um Abwärme zu nutzen, schon einmal aus dem Weg geräumt. „Wir wollen zeigen: Abwärme aus Rechenzentren zu nutzen, das funktioniert. Und das rechnet sich auch“, erläutert der Telehouse-CEO. Um die dritte Hürde kümmern wir uns als Mainova und entwickelten ein Versorgungskonzept mit zwei Großwärmepumpen mit je 320 kWth. Sie heben die 35 Grad Celsius warme Abwärme auf die benötigte Vorlauftemperatur von circa 70 Grad Celsius an. Als Back-Up-System und zusätzliche Versorgungsquelle für die kalten Wintermonate fungiert unser Fernwärmenetz. Die Leitung nach "franky" wurde bereits gebaut. Somit kann das Quartier auch mit Fernwärme aus dem Verbund der Mainova-Kraftwerke im Frankfurter Stattgebiet versorgt werden. Auch dies ist gut für die Umwelt, denn der Fernwärmeverbund vermeidet jährlich rund 100.000 Tonnen CO₂. Die Mainova-Fernwärme verfügt über einen Primärenergiefaktor von 0,29.

Die Konstellation ist eine Win-Win-Win-Situation, die alle am Projekt Beteiligten zufrieden stellt: Der Projektentwickler Instone kann seinen Kunden eine nachhaltige Wärmeversorgung anbieten und sich sicher sein, dass die Wohnungen auch dann warm bleiben, sollte das Rechenzentrum – was nicht zu erwarten ist – nicht in der Lage sein, Abwärme zu liefern. Wir als Mainova können mit intelligenten Energielösungen aus einer Hand professionell unterstützen. Und Telehouse beweist, dass die breit geführte Diskussion um Nachhaltigkeit von Rechenzentren und Energieeffizienz kein Lippenbekenntnis ist. Denn per se sind Rechenzentren eine Ressourcen schonende Infrastruktur, die dafür sorgt, dass nicht jedes einzelne Unternehmen ein Rechenzentrum unterhalten muss. Und oft sorgen digitale Lösungen dafür, dass CO₂ eingespart wird, wenn zum Beispiel ein Meeting virtuell stattfindet und nicht viele Teilnehmer über große Distanzen an einen Ort reisen. Aber die Datenhochburgen, die unseren Alltag so viel angenehmer machen können, verbrauchen dafür viel Strom. Allein die in Frankfurt ansässigen Rechenzentren haben aktuell einen Bedarf von mehr als eine Milliarde Kilowattstunden Strom pro Jahr. Das entspricht in etwa dem jährlichen Bedarf von 500.000 Menschen. Und Schätzungen gehen davon aus, dass sich der Verbrauch der Rechenzentren bis 2025 vervierfacht.

Das Projekt 'franky' belegt, wie technische Innovationen zum Klimaschutz beitragen. Im Vergleich zu konventioneller Wärmeerzeugung vermeidet die Kombination aus Abwärme und Fernwärme über den Zeitraum von 15 Jahren – über diese Laufzeit wurde der Vertrag zunächst geschlossen – insgesamt mindestens 6.000 Tonnen CO₂. Gemäß Vertrag sollen mindestens 60 % der benötigten Wärme für "franky" aus Abwärme erzeugt werden, die übrigen 40 % soll das Fernwärmenetz beisteuern. Perspektivisch soll der Betrieb so optimiert werden, dass die Abwärme-Quote 75 % erreichen kann. So wird es künftig so sein, dass wir beim Griff zum Smartphone auch denken können, dass mit dem dabei entstehenden „Abfall“ Wohnungen geheizt werden.