Innovative Kühlung

Die Warmwasserkühlung zählt zu den großen Besonderheiten des Supercomputers. Sie wurde von IBM in Rüschlikon speziell für diesen Rechner entwickelt und soll einen energieeffizienten Betrieb gewährleisten. Das rund 35 Grad warme Kühlwasser der Anlage wird direkt über Kupferrohre auf die Bauteile geleitet. Für die Verbindung der Kühlleitungen mit den Chips kommt Wärmeleitpaste zum Einsatz, wie man sie auch von herkömmlichen PCs kennt. Je nach Workload des Supercomputers erwärmt sich das durchgeleitete Wasser dann auf 60 bis 65 Grad Celsius.

Über drei voneinander getrennte Kreisläufe leitet die An­lage das Kühlwasser auf das Dach des LRZ, wo es wieder auf seine Ausgangstemperatur heruntergekühlt wird. Das funktioniert laut LRZ-Leiter Kranzlmüller problemlos bis zu einer Außentemperatur von 35 Grad. Statistisch werde dieses Limit im Münchner Umland nur an einem einzigen Tag im Jahr überschritten. „Wenn uns dieser eine Tag nicht in die Quere kommt, brauchen wir keine Zusatzenergie, um zu kühlen.“ Im Vergleich zu einer konventionellen Luftkühlung benötigt die Kühlanlage des SuperMUC weitaus weniger Energie.

„Der Vorgänger des SuperMUC wurde noch über Luft gekühlt“, sagt Ludger Palm. „Damals benötigten wir ein Megawatt für den Betrieb des Rechners und ein halbes Megawatt für die Kühlung.“ Der SuperMUC hingegen braucht drei Megawatt für den Betrieb des Rechners, aber lediglich etwa 200 Kilowatt für die Kühlung. In Kombination mit der ebenfalls auf Energieeffizienz ausgelegten Software sollen dank der Warmwasserkühlung Einsparungen von bis zu 40 Prozent möglich sein.

Welche Leistung der Supercomputer zur Verfügung stellt, hängt maßgeblich vom jeweiligen Workload ab. Prinzipiell gibt es einen Energiesparmodus, einen mittleren Modus und den Turbomodus. Beim Betrieb wird permanent gemessen, ob der eingesetzte Modus auch der richtige ist, um die Anlage so energieeffizient wie möglich zu betreiben.

Für IBM ist der SuperMUC der Beweis dafür, dass der neuartige Kühlansatz auch in der Praxis funktioniert. Im kommerziellen Einsatz lassen sich durch die Technologie kleinere Rechenzentren weitaus unkomplizierter und wirtschaftlicher kühlen. Durch den Wegfall aufwendiger Kühlanlagen sparen Unternehmen Kosten für Räumlichkeiten und Strom. Als technologischer Vorreiter fördert das LRZ die Entwickler solcher Technologien. Denn was sich im wissenschaftlichen Alltag bewährt, ist auch fit für die Industrie.

Ein ähnlich innovativer Ansatz wird aktuell am sogenannten CoolMUC-2 im LRZ getestet: Sechs Adsorptionskälte­maschinen der Firma SorTech wandeln die im Betrieb anfallende Abwärme des Rechners in Kälte um. Das heruntergekühlte Wasser dient wiederum zur Kühlung weiterer Systeme. Dadurch lassen sich sowohl der Rechner als auch verbundene Systeme über einen Kühlkreislauf betreiben, der keine zusätzliche Energie für die Kühlung erfordert. Derzeit bewährt sich die Lösung noch beim CoolMUC-2, bei einem der SuperMUC-Nachfolger könnte die Tech­nologie aber bereits umfassend zum Einsatz kommen.