Nachhaltige Lösungen, die Ressourcen sparen

Mit der zunehmenden Vernetzung der Welt steigt die Nachfrage nach digitalen Geräten, und die Rechenzentren arbeiten rund um die Uhr. Exyte arbeitet ständig an technischen Lösungen zur Bewältigung der ökologischen Herausforderungen, die mit dieser Nachfrage einhergehen. Energieeffiziente Rechenzentren und Halbleiterfertigungsanlagen (Fabs) spielen dabei eine entscheidende Rolle, ebenso wie ExyCell® von Exyte für die Biopharma- und Life Sciences-Industrie. Die Exyte-Experten Taib Shabbir, Manfred Engelhard und Luca Mussati arbeiten eng zusammen, um Nachhaltigkeit in diese Branchen zu integrieren.

"Bei Exyte wissen wir, dass Nachhaltigkeitsmaßnahmen bereits in der Planungsphase vor dem Bau einer neuen Fabrik in Betracht gezogen werden müssen, um eine größere Auswirkung auf die Verringerung des CO2-Fußabdrucks während des Betriebs des Kunden zu haben". Es ist komplexer und kostspieliger, solche Maßnahmen in einer bereits voll in Betrieb befindlichen Anlage umzusetzen. Je früher wir planen, desto geringer sind die Kosten und desto größer ist die Wirkung", fügt Shabbir hinzu.

Ingenieure wie Shabbir analysieren jede Kohlenstoffemissionsquelle und ihre Menge innerhalb der Fabrik. Außerdem verwenden wir nur so viel Beton wie nötig, da dies ein sehr kohlenstoffintensives Baumaterial ist", erklärt Shabbir, "und wo immer es möglich ist, verwenden wir anstelle von Beton lieber Stahl, der einen höheren Recyclinganteil hat und leichter zu recyceln ist."

Lösungen für den Wasser- und Stromverbrauch

Ist eine Halbleiterfabrik erst einmal gebaut, braucht sie viel Strom und Wasser für Produktion und Betrieb. Die Wafer, die Siliziumscheiben, auf denen die Halbleiter entstehen, durchlaufen Hunderte von Prozessen und werden mit verschiedenen Gasen, Chemikalien und hochreinem Wasser gereinigt. Die Abwässer wiederum müssen aufbereitet werden, bevor sie in den Wasserkreislauf zurückgeführt werden können.

"Exyte verfügt über das Fachwissen, das es den Fabriken ermöglicht, einen hohen Prozentsatz des Abwassers zu recyceln", sagt Shabbir. Das Abwasserrecycling erfordert jedoch auch viel Energie, was zu Konflikten führt, die die Beteiligten lösen müssen, wenn die Fabrik wirklich nachhaltig sein soll. "Digitale Modellierung und dynamische Simulation können uns helfen, das Gleichgewicht zwischen Strom- und Wasserverbrauch zu finden", erklärt Shabbir.

"Nachhaltigkeit ist der Schlüssel zum Wachstum"

Exyte legt besonderen Wert darauf, die Dekarbonisierung durch technologische Lösungen voranzutreiben. Das ist einer der Gründe, warum Shabbir es genießt, Teil des Exyte-Teams zu sein. "Für ein Unternehmen zu arbeiten, das Nachhaltigkeit als Schwerpunkt hat, ist wichtig, da ich dazu beitragen möchte, eine bessere Welt für die nächste Generation zu schaffen. Es ist ein Ziel, das nicht im Widerspruch zu den wirtschaftlichen Ambitionen steht, die sowohl Exyte als auch unsere Kunden haben. Nachhaltigkeit ist der Schlüssel zum Wachstum", sagt er abschließend.

Halbleiter haben auch einen Einfluss auf die Energieeffizienz anderer Branchen, wie z. B. Rechenzentren. Technologische Lösungen, die auf hochwertigen Halbleitern basieren, können den Energiebedarf begrenzen und die Kühlung in Rechenzentren reduzieren.

Rechenzentren nachhaltiger machen

Am Hauptsitz von Exyte in Stuttgart ist Manfred Engelhard der Experte für nachhaltige Rechenzentrumslösungen. Als Director of Technology verfügt er über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Bereitstellung von energieeffizienten Lösungen. Es ist ihm eine Herzensangelegenheit, künftigen Generationen eine bessere Umwelt zu hinterlassen.

So viel Pferdestärken wie 630 Volkswagen Golfs

Rechenzentren brauchen viel Strom. Exyte baut Rechenzentren für Hyperscale-Cloud-Anbieter, die Millionen von Servern auf der ganzen Welt vernetzen. Der Strombedarf für den Betrieb eines einzigen Rechenzentrums kann mehr als 60 Megawatt betragen.

Zum Vergleich: 60 Megawatt entsprechen einer Leistung von mehr als 80.000 Pferdestärken. Das ist so viel wie acht Hochgeschwindigkeitszüge oder etwa 630 Volkswagen Golfs. Diese 60 Megawatt versorgen nicht nur die vielen Server in der Anlage, sondern auch die Kühl- und Unterstützungssysteme der Anlage. Ohne ein Kühlsystem würden die Server schnell überhitzen, was zu einem Systemausfall führen würde.

"Wir verfügen bereits über Technologien zur 'direct to chip cooling', mit denen die Wärme direkt auf der Chipebene der Server aufgefangen und an die Stadtwerke abgegeben werden kann, um zum Beispiel ganze Wohnviertel zu beheizen", erklärt Engelhard.

Dazu sei es allerdings erforderlich, dass Kommunen oder lokale Versorgungsunternehmen die Infrastruktur bereitstellen, um die Abwärme für Fernwärmesysteme aufzunehmen. "Jedes unserer Rechenzentren ermöglicht die Nutzung dieser Technologie, und es gibt Gemeinden, die an der Erschließung dieser Ressource interessiert sind", sagt Engelhard. Europäische Vorschriften zur Wärmerückgewinnung in Rechenzentren und zur Energieeffizienz werden den Nachhaltigkeitstrend noch beschleunigen, wie z.B. das deutsche Energieeffizienzgesetz.

Rechenzentren nicht nur als Verbraucher von Energie

Engelhard sieht Rechenzentren in Bezug auf ihre unmittelbare Umgebung: Was können sie der Umgebung, in der sie betrieben werden, zurückgeben? Sei es bei der Wärmerückgewinnung oder in Notsituationen wie Stromengpässen, indem sie mit ihren riesigen Notstromaggregaten das Stromnetz unterstützen, um Stromausfälle zu verhindern: "Rechenzentren würden nicht nur Ihre Daten speichern, sondern auch dafür sorgen, dass das Licht anbleibt", sagt Engelhard. Auch hier gibt es bereits Gespräche mit den Stromnetzbetreibern, wie sie von Rechenzentren in Kraftwerksnotfällen profitieren können.

Innovationen, die Einrichtungen nachhaltiger machen

Rechenzentren sind zwar ein wichtiger und bedeutender Aspekt der Technologien von Exyte, aber es ist nicht der einzige Bereich innerhalb des Unternehmens, der sich für eine bessere Zukunft des Planeten einsetzt. Die Gestaltung nachhaltiger Biopharma- und Biowissenschaftseinrichtungen ist auch eine Motivation und Herausforderung für die Mitarbeiter von Exyte.

Es handelt sich hier nicht nur um eine Branche, die lebensrettende Medikamente herstellt, die rein und makellos sind, sondern auch um eine Branche, die strengen Produktions- und Designvorschriften unterliegt. Das liegt daran, dass die Einrichtungen für Biopharma und Biowissenschaften den Regeln der Good Manufacturing Practices (GMP) unterliegen. Diese stellen sicher, dass die Fabriken nach hohen Standards gebaut werden, ohne die Produktionsqualität zu beeinträchtigen. Darin liegt die zentrale Herausforderung für Ingenieure: Pharmazieanlagen so zu konzipieren, dass die Nachhaltigkeit verbessert wird, ohne die GMP zu gefährden.

Darüber hinaus verringert ExyCell® den CO2-Fußabdruck eines Projekts bereits bei der Konzeption und während der gesamten Bauphase einer neuen Anlage. Dies ist darauf zurückzuführen, dass alternative vorgefertigte Reinräume in der Regel sehr groß sind und nur durch Schwertransporte angeliefert werden können. Im Vergleich dazu sind die ExyCell® Module sehr kompakt, was zu einer geringeren Anzahl von Lieferwagen und einem energieeffizienteren Prozess führt.

"Wir nutzen unseren Einfallsreichtum und unsere Erfahrung, um energieeffizientere Anlagen zu entwickeln", sagt Mussati. Der gelernte Ingenieur ist nicht nur beruflich, sondern auch privat daran interessiert, so viel Energie wie möglich zu sparen. "Ich reise immer mit dem Zug, wenn es möglich ist. Und im Moment renoviere ich mein Haus, um es energieeffizienter zu machen. Solardach, Wärmepumpe. Es ist mir wichtig, dass wir unseren Kindern eine bessere Welt hinterlassen."