Rechenzentren gehören zu den größten Abwärmeproduzenten. Nicht immer kann diese Wärme vor Ort genutzt werden. Mit Propan steht ein effizientes und preisgünstiges Kühlmittel zur Verfügung.
Propan ist ein bewährtes Kältemittel mit hoher Effizienz bei geringem Preis. Dennoch müssen Brennbarkeit und Toxizität beachtet werden.
Frank Urbansky
Die Kühlung von Abwärme in gewerblichen und industriellen Prozessen kann auf vielfältige Weise erfolgen. "Dafür eignen sich benzinähnliche Derivate von Erdöl, wie Propan oder Butan, Ammoniak, Dichlordifluormethan (Freon) und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW)", benennt Springer-Autor Cornel Stan in seinem Buchkapitel Arbeitsmittel als Träger von Wärme und Arbeit auf Seite 171 einige der möglichen Kühlmittel.
Da FCKW von der EU (F-Gase-Verordnung) als Kältemittel ebenso wie HFKW (teilfluorierte Kohlenwasserstoffe) weitgehend verboten und seit 2015 schrittweise aus dem Verkehr gezogen werden, rücken Alternativen in den Blickpunkt. Eine davon ist Propan, zusammen mit Butan ein Teil des Gemisches Flüssiggas (LPG), das vor allem energetisch und stofflich in der chemischen Industrie verwendet wird.
Bewährtes Kältemittel mit vielen Anwendungen
Das wird bereits seit vielen Jahren genutzt. Selbst in Kühlschränken oder Wärmepumpen kommt Propan als Kältemittel (technische Bezeichnung: R290) zum Einsatz. Es könnte also FCKW als Kältemittel ersetzen und verfügt über ein deutlich geringeres Treibhausgaspotenzial (GWP) von 3 bezogen auf CO2, im Gegensatz zu 76 bis 2270 bei FCKW.
Damit käme Propan auch als Kühlmittel für Rechenzentren infrage. "Mit Propan haben Rechenzentrumsbetreiber einen Teil der Lösung für die enormen Umweltherausforderungen an der Hand", erklärt Thomas Rabensteiner von Rechenzentrums-Dienstleister Prior1. Auch Rechenzentren müssten sich der Herausforderung stellen, so umweltfreundlich wie möglich zu sein. Ein wichtiger Faktor dabei sei die Wahl des Kältemittels in Anlagen zur Kälteerzeugung. Denn diese Wahl beeinflusse die Umweltauswirkungen und die Kosten der eingesetzten Kältesysteme maßgeblich.
"Propan ist ungiftig und besitzt kein Ozonabbaupotential. Aufgrund dessen unterliegt es keinerlei Beschränkungen und kann als langfristige Lösung angesehen werden. Grundsätzliche Voraussetzung sind Maßnahmen zur Risikovermeidung bei der Verwendung entflammbarer Kältemittel. Dazu gehören eine sorgfältige Auslegung der Systeme und die Anwendung von Sicherheitsnormen. Werden diese Aspekte berücksichtigt, bietet Propan, neben seiner Unbedenklichkeit in Bezug auf die Umweltbelastung, eine ganze Reihe von weiteren Vorteilen", so Rabensteiner.
Niedriger Preis und hohe Effizienz
Dazu gehört ohne Zweifel der niedrige Preis von etwa 15 Euro netto je Kilogramm. Andere noch zugelassen Kältemittel liegen deutlich über 100 Euro. Die zusätzlichen Kosten für Installationen, die etwa wegen des Brandschutzes gemacht werden müssten, sind nach Schätzung von Prior1 bei einer Rechenzentrums-Laufzeit von 15 bis 20 Jahren dagegen zu vernachlässigen.
Ein weiterer Grund für den Einsatz ist der hohe Wirkungsgrad. Propan verfügt über hervorragende thermodynamische Eigenschaften, die wiederum zu einer hohen Energieeffizienz führen. Die latente Verdampfungswärme von Propan ist fast doppelt so hoch wie bei HFKW. Das wiederum drückt die Betriebskosten, da weniger Kühlmittel umgewälzt werden muss, um den gleichen Kühleffekt zu erzielen.
Dennoch gibt es auch Nachteile dieses Kühlmittels. "Natürliche Kältemittel, wie z. B. Propan (R290), Isobutan (R600a), Kohlendioxid (R744) oder Ammoniak (R717), zeichnen sich durch ein Ozonabbaupotenzial von 0 und ein sehr geringes bzw. kein direktes Treibhauspotenzial aus. Abgesehen von Kurzzeiteffekten verhalten sie sich umweltneutral. Ihre Anwendung wird jedoch durch Brennbarkeit, Toxizität oder hohe Dampfdrücke eingeschränkt", zeigt einige davon Springer-Vieweg-Autor Christian Hainbach in seinem Buchkapitel Kältetechnik auf Seite 730 auf.