Ionenwind-Technologie: 60 Prozent Einsparung an Kühlenergie von Servern
Ein Forscherteam aus der Schweiz möchte das Luftstromverstärker-Prinzip mittels ionisierter Luft auf die Kühlung von Rechenzentren und Hochleistungselektronik anwenden. Das Wirkprinzip wurde bisher im Labor an einer nicht-thermischen Trocknungsanlage für Lebensmittel gezeigt.
Mit der Ausgründung und dem Einreichen von Patenten will „Ionic Wind Technologies“ im nächsten Schritt vor allem die von Rechenzentren benötigte Energie für die Kühlung senken. Luftstromverstärker sollen überall da einen Vorteil gegenüber einer herkömmlichen über Rotoren beschleunigten Luft erzielen, wo geringe Luftdruck-Differenzen erzeugt werden sollen. Elektrostatische Felder sollen Luft ionisieren und in Bewegung bringen, was sich nicht nur für Kühlung, sondern auch für Luftreinigung und Trocknungsprozesse eignen soll. Der Durchbruch soll nun über eine optimierte Gehäuseform und neuartige Elektroden gelungen sein. Anstatt Drähten versprechend sich die Forscher von Nadelspitzen als Elektrode einen Vorteil, die in das Gehäuse eingearbeitet sind. Dabei soll mit dem Coandă-Effekt ein strömungstechnisches Prinzip zunutze gemacht werden, das bei Tragflächen von Flugzeugen und Dyson-Ventilatoren Anwendung findet.
Wolfram-Elektroden machen den Unterschied
Die größte Herausforderung soll dem Forscherteam zufolge in der Herstellung der Nadelelektroden liegen. „Unsere maßgefertigten Nadelspitzen erreichen bis zu doppelt so hohe Geschwindigkeiten des Luftstroms im Vergleich zu herkömmlichen Elektroden – und das sogar mit weniger Energie“, sagt Donato Rubinetti. „Eine Spitze ist nicht unendlich spitz, sondern verfügt am Ende doch noch über eine Rundung. Diese spielt eine extrem wichtige Rolle für die Leistung der Nadelelektroden.“ Indem eine Asymmetrie im elektrostatischen Feld erzeugt wird, kann der Luftstrom gerichtet und verstärkt werden. Gegenüber Drähten ergibt sich auch der Vorteil, dass sich die Elektroden deutlich kompakter in einem Gehäuse unterbringen lassen.
Eine maßgebliche Kennzahl für die Wirtschaftlichkeit eines Rechenzentrums ist der Coefficient of Efficiency (CoE), der die gesamte elektrische Leistung des Rechenzentrums in das Verhältnis zur aufgenommenen elektrischen Leistung der IT-Hardware setzt. Dabei werden unter anderem Verluste für die Kühlung, Energiewandlungsprozesse und Beleuchtung berücksichtigt. Er liegt je nach Redundanz der Infrastruktur meistens zwischen 2,4 und 2,8.
Das Unternehmen will künftig auch eigene Produkte als Kühllösung im Bereich der Datenzentren anbieten. Auf welcher Ebene genau die Luftstromverstärker eingesetzt werden sollen, wird nicht näher benannt. Eine weitere Kennzahl – das Cooling Efficiency Ratio (CER) – könnte aber beispielsweise dadurch verbessert werden, dass Leckströmung verringert wird, die an den Server-Racks vorbei geht, wodurch insgesamt weniger Luftstrom benötigt werden würde.
Fabian und 
Jan-Frederik