Vor- und Nachteile von unterirdischen Rechenzentren

Vorteile von unterirdischen Rechenzentren

Ein unterirdisches Rechenzentrum kann effizienter betrieben werden, verbraucht weniger Energie und hat einen geringeren CO2-Fußabdruck als oberirdische Anlagen.

Beschleunigung der Bauzeit

Unterirdische Strukturen können für Rechenzentren umfunktioniert werden. Solche Strukturen sind in der Regel alte Bergwerke oder Bunker, die renoviert und als leere Hüllen zurückgegeben wurden: Räume, die mit Rechenzentren gefüllt werden können. Diese Methode ist deutlich kostengünstiger und schneller als der Bau eines neuen Rechenzentrums über der Erde.

Begrenzung der Landnutzung und der Auswirkungen auf die Gemeinde

Oberirdische Rechenzentren nehmen zwischen 9200 Quadratmeter für eine durchschnittlich große Anlage und über 90.000 Quadratmeter für die größten Hyperscale-Rechenzentren ein. Dies geht zu Lasten wertvoller Landnutzungen wie Landwirtschaft und Naturschutz. Der Bau oberirdischer Rechenzentren führt zu Entwaldung und übermäßiger Lärmbelästigung, die die Umwelt und die lokalen Gemeinden beeinträchtigen.

Unterirdische Rechenzentren benötigen deutlich weniger Fläche, wodurch die begrenzten Landressourcen der Erde geschont werden. Außerdem verursachen solche Anlagen weniger Lärmbelästigung, da der Bau in einer bereits vorhandenen Umgebung schneller vonstattengeht und die Betriebsgeräusche durch die Isolierung des Rechenzentrums und die umgebende Erde gedämpft werden.

Geringe Latenzzeiten

Die physische Entfernung zwischen Rechenzentren und Nutzern wirkt sich auf die Latenzzeiten von Daten aus. Aufgrund von Flächenbeschränkungen können herkömmliche Rechenzentren weiter von Anwendern entfernt als erwünscht sein, was sich auf die Servicequalität auswirken kann. Unterirdische Rechenzentren können jedoch strategisch günstiger sein, sodass die Anlage näher an den Nutzern platziert werden kann, um die Reaktionszeiten zu verbessern und Verzögerungen zu reduzieren.

Nutzung nachhaltiger Energie

Viele Rechenzentren stellen ihren Betrieb auf nachhaltige Energiequellen um. Unterirdische Rechenzentren eignen sich hervorragend für die Nutzung von Geothermie, bei der natürliche Wärme aus dem Erdinneren zur Stromerzeugung in Turbinen genutzt wird. Diese Methode bietet eine vor Ort verfügbare Quelle für erneuerbare und saubere Energie, die die Abhängigkeit vom Stromnetz verringert und zu jeder Tageszeit genutzt werden kann.

Unterirdische Rechenzentren können außerdem Abwärme wiederverwenden, um nahegelegene Gemeinden und Gebäude über der Erde zu beheizen.

Natürlich gekühlte Umgebung

Unterirdische Anlagen vermeiden unerwartete Temperaturschwankungen wie Hitzewellen. Da die Erde in der Tiefe für Isolierung und kühlere Temperaturen sorgt, können unterirdische Rechenzentren mit stabilen, konstanten und vorhersehbaren Temperaturen rechnen. Eine unterirdische Umgebung ermöglicht eine detailliertere Steuerung der Kühlung und eine bessere Kühlleistung, wodurch es einfacher ist, eine optimale Umgebung für die Geräte im Rechenzentrum aufrechtzuerhalten.

Geringerer Energieverbrauch

Dank einer angemessenen Belüftung ermöglicht die natürlich kühle Umgebung von unterirdischen Rechenzentren einen geringeren Energieverbrauch als oberirdische Anlagen. Ein geringerer Energieverbrauch bedeutet Energieeinsparungen, überschaubare Betriebskosten und eine geringere Belastung des Stromnetzes.

Sicherheit vor physischen Bedrohungen

Rechenzentren, in denen hochsensible und wertvolle Informationen gespeichert sind, können zum Ziel physischer Angriffe und böswilliger Akteure werden. Unterirdische Rechenzentren bieten einen defensiven Vorteil gegen solche Angriffe, da kein Teil der Struktur nach außen hin sichtbar ist. Unterirdische Anlagen bieten auch Schutz vor Naturkatastrophen wie Tornados, Hurrikanes und Waldbränden.

Nachteile von unterirdischen Rechenzentren

Unterirdische Rechenzentren haben einige Nachteile, wie zum Beispiel Standortbeschränkungen, die Notwendigkeit einer fortschrittlichen Feuchtigkeitskontrolle und Einschränkungen bei der Erweiterung.

Herausforderungen beim Standort

Vor der Auswahl eines Standorts für ein unterirdisches Rechenzentrum sind viele Aspekte zu berücksichtigen. Bereits vorhandene unterirdische Einrichtungen wie Minen und Bunker sind möglicherweise nicht ohne Weiteres verfügbar oder befinden sich an abgelegenen Standorten, die keine Vorteile hinsichtlich der Latenz bieten. Weitere Aspekte sind die strukturelle Integrität des Raums, die Entfernung zu Stromnetzen und Umweltschutzaspekte. Der Bau in der Nähe von Verwerfungen, Vulkanen oder in erdgebengefährdeten Regionen erhöht das Risiko struktureller Schäden durch seismische Aktivitäten. In der Nähe von Wasserquellen steigert der Bau das Risiko von Leckagen und Feuchtigkeit.

Teure Baukosten

Der Bau eines neuen unterirdischen Rechenzentrums kann teurer sein als der Bau einer oberirdischen Anlage, insbesondere wenn kein Zugang zu einer unterirdischen Höhle, einer Kaverne oder einer anderen offenen Umgebung vorhanden ist. Die höheren Baukosten sind auf die Komplexität des unterirdischen Baus zurückzuführen.

Der Bau erfordert Bohrungen und die Errichtung einer Hülle, die stark genug ist, um dem Luft- und Bodendruck standzuhalten. Außerdem sind umfangreiche Isolierungsmaßnahmen zur Abdichtung und Verstärkung erforderlich, um die strukturelle Integrität angesichts von Umweltbelastungen wie Erdbeben und Plattenbewegungen zu gewährleisten.

Probleme mit der richtigen Belüftung und Luftfeuchtigkeit

Unterirdische Anlagen verbrauchen zwar möglicherweise nicht so viel Energie für die Kühlung wie oberirdische Anlagen, aber sie verbrauchen in der Regel mehr Energie, um die Luftqualität und die Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten. In geschlossenen Räumen bauen sich schnell Wärme und Schadstoffe auf und eine hohe Luftfeuchtigkeit gefährdet empfindliche Geräte. Komplexe Belüftungssysteme, Feuchtigkeitskontrollsysteme und fortschrittliche Überwachungsinstrumente sind erforderlich, um die Umgebung des Rechenzentrums für einen kontinuierlichen Betrieb und Sicherheit zu optimieren.

Schwierig zu erweitern

Die Erweiterung eines unterirdischen Rechenzentrums ist schwierig und potenziell gefährlich. Umfangreiche Bohr- und Sprengarbeiten können erforderlich sein, die seismische Aktivitäten oder Einstürze verursachen können. Eine Erweiterung kann zu Einschränkungen beim Layout führen, was Umgehungslösungen erfordern kann, die für die Platzierung mechanischer und elektrischer Geräte nicht ideal sind. Dies wirkt sich auf die Organisation und Effizienz des Rechenzentrums aus.

Aus Zeit-, Kosten- und Sicherheitsgründen ist die Skalierung eines unterirdischen Rechenzentrums oft nicht möglich, es sei denn, die Anlage wurde speziell für zukünftige Erweiterungen konzipiert.

Eingeschränkter Zugang

Unterirdische Anlagen verfügen in der Regel über weniger Zugangspunkte als oberirdische Gebäude. Dies erleichtert die Sicherung der Anlagen, kann aber auch den schnellen Ein- und Ausgang für das Personal erschweren. Dies ist insbesondere in Notfällen von Bedeutung, kann aber auch logistische Herausforderungen für den Bau und die Wartung mit sich bringen.

Heute genutzte unterirdische Rechenzentren

Die Anzahl von Rechenzentren hat weltweit zugenommen, aber unterirdische Rechenzentren machen nur einen Bruchteil der Gesamtzahl aus. Dennoch gibt es heute einige erwähnenswerte Beispiele.

Iron Mountain verfügt über unterirdische Rechenzentren in Kansas City und West-Pennsylvania. Diese Anlagen befinden sich mehr als 60 Meter unter der Oberfläche, sind von natürlichem Kalkstein umgeben und nutzen einen unterirdischen See zur natürlichen Kühlung. Die Umgebungstemperatur liegt das ganze Jahr bei etwa elf Grad Celsius, was Vorteile in Bezug auf die Energieeffizienz bietet.

Bluebird Fiber verfügt über ein unterirdisches Rechenzentrum in Springfield, Missouri, das mehr als 25 Meter unter der Oberfläche in einer Kalksteinhöhle liegt. Die Anlage profitiert von einer konstanten Jahrestemperatur von 17 bis 20 Grad Celsius und einer festen Luftfeuchtigkeit, was den Energieverbrauch und die Betriebskosten senkt.

Data Journey verfügt über eine unterirdische Bunkeranlage in Houston, Texas, mit einer Rechenzentrumsfläche von über 3.700 Quadratmetern. Der Bunker, wie er genannt wird, wurde ursprünglich als Atombunker für 300 Personen für einen längeren Zeitraum gebaut. Seine 90 cm dicken Betonwände schaffen eine ideale Umgebung für ein Rechenzentrum.

Green Mountain verfügt über ein Rechenzentrum aus sechs Hallen in Rennesøy, Norwegen, die jeweils aus zweistöckigen Betongebäuden bestehen, die in einen Berg gebaut wurden. Das 2013 erbaute Rechenzentrum wurde in einem ehemaligen Munitionslager eingerichtet, das für Atombomben und Naturkatastrophen ausgelegt war. Es liegt in der Nähe eines Fjords, der für natürliche Kühlung sorgt, und wird zu 100 Prozent mit erneuerbarer Wasserkraft betrieben.

Es gibt noch weitere Beispiele für unterirdische Rechenzentren im DACH-Raum:

• Comback Hochsicherheitsrechenzentrum in Deutschland, betrieben von Comback
• earthDATsafe in Österreich, betrieben von CANCOM Austria
• Swiss Fort Knox in der Schweiz, betrieben von Mount10 AG/SIAG Secure Infostore
• SCAUT-Projekt in der Schweiz, betrieben vom Swiss Center of Applied Underground Technologies

Aber auch in anderen europäischen Ländern gibt es weitere Rechenzentren wie Eco-Caverne in Frankreich, Portus in Luxemburg, Lefdal in Norwegen, Intacture in Italien und Pionen in Schweden.

Unterirdische Rechenzentren sind noch nicht so verbreitet wie herkömmliche Einrichtungen, aber der Trend nimmt zu. Zwar gibt es einige Aspekte zu berücksichtigen, doch das Design und die Funktionalität unterirdischer Rechenzentren entwickeln sich rasch weiter, sodass sie für alle interessant sind, die nach sichereren und nachhaltigeren Standorten für ihre Computerausrüstung suchen.