Waarom het waterverbruik van datacenters een cruciaal infrastructuurthema wordt

De digitalisering vordert wereldwijd in razend tempo. Cloud computing, kunstmatige intelligentie (AI), high-performance computing (HPC), edge computing en big data-toepassingen geven een enorme impuls aan de uitbreiding van moderne datacenters. Tegelijkertijd neemt de vermogensdichtheid van IT-systemen voortdurend toe. Moderne AI-clusters met GPU-gebaseerde high-performance servers genereren enorme warmtebelastingen, die op betrouwbare wijze moeten worden afgevoerd.

Terwijl de afgelopen jaren vooral de energie-efficiëntie van datacenters centraal stond, komt nu steeds meer een andere cruciale factor in beeld: het waterverbruik van de koelsystemen.

Veel moderne datacenters maken gebruik van watergebaseerde koelsystemen, koeltorens of hybride koelconcepten voor de afvoer van warmte. Deze systemen zorgen weliswaar voor een hoog koelvermogen en lage PUE-waarden (Power Usage Effectiveness), maar gaan tegelijkertijd gepaard met een aanzienlijk waterverbruik.

Hierdoor wordt koelwater steeds meer:

  • een kostenpost
  • een regelgevingskwestie
  • een ESG-indicator
  • een risico voor de bedrijfsveiligheid
  • een duurzaamheidsthema voor beheerders van kritieke infrastructuur

Vooral in regio’s met waterschaarste of stijgende waterprijzen staan exploitanten voor de uitdaging om hun koelcircuits duurzamer en grondstofefficiënter te maken.


De uitbreiding van datacenters en AI-rekencentra zorgt voor een enorme toename van de waterbehoefte

De wereldwijde uitbreiding van datacenters neemt momenteel exponentieel toe. Met name AI-toepassingen tillen de prestatie-eisen van moderne datacenters naar een nieuw niveau.

GPU-clusters voor AI-training en -inferentie vereisen:

  • extreem hoge rekenkracht
  • hoge rackdichtheid
  • krachtige koelsystemen
  • duurzaam stabiele thermische omstandigheden

Daardoor stijgen zowel:

  • de energiebehoefte
  • en ook de behoefte aan koelwater

aanzienlijk.

Moderne AI-datacenters halen soms vermogensdichtheden van meer dan 50–100 kW per rack. Traditionele luchtkoeling stuit hierbij steeds vaker op fysieke en economische grenzen.

Het gevolg:
Koelconcepten op waterbasis winnen steeds meer aan belang.

Hieronder vallen:

  • Koeltorensystemen
  • Verdampingskoeling
  • adiabatische koelsystemen
  • Hybride koelsystemen
  • watergekoelde terugkoelsystemen
  • Directe vloeistofkoeling op de chip
  • Dompelkoeling

Naarmate het koelvermogen toeneemt, stijgt echter ook het waterverbruik van de installaties.


Hoeveel water verbruikt een datacenter eigenlijk?

Het waterverbruik van een datacenter hangt sterk af van:

  • IT-belasting
  • Klimaat
  • Koelsysteem
  • Werkingsmodus
  • recirculatie
  • Waterkwaliteit
  • Afvoerstrategie

Als technische indicator wordt steeds vaker het volgende gebruikt:

Watergebruiksefficiëntie (WUE)

De formule luidt:

WUE = waterverbruik / IT-energie

Typische ordes van grootte:

KoelsysteemGemiddeld waterverbruik
Uitsluitend luchtkoeling≈ 0 l/kWh
Hybride koeling≈ 0,2–0,7 l/kWh
Verdampingskoeling / Koeltoren≈ 0,8–2,0 l/kWh

Rekenvoorbeeld: waterverbruik van een datacenter van 10 MW

Een datacenter met:

  • 10 MW IT-belasting
  • 24/7-dienst
  • Verdampingskoeling

jaarlijks geproduceerd:

10 MW × 8.760 uur = 87,6 miljoen kWh IT-energie

Bij een waterverbruik van:
0,8–2,0 l/kWh

Dit komt neer op een jaarlijks waterverbruik van:

ongeveer 70.000–175.000 m³ water per jaar

Dat komt neer op:

  • Miljoenen liters water per dag
  • aanzienlijke behoefte aan zoet water
  • grote hoeveelheden afvalwater
  • stijgende exploitatiekosten

Door de wereldwijde uitbreiding van AI-datacenters zullen deze hoeveelheden in de toekomst nog enorm toenemen.


Waarom koelwater in datacenters verloren gaat

In conventionele koelsystemen ontstaat waterverlies vooral door:

Verdamping

Bij koeltorensystemen verdampt er voortdurend water om warmte af te voeren.

Afvoer (blowdown)

Om de zoutconcentratie binnen de perken te houden, moet vervuild circulatiewater regelmatig worden afgevoerd.

Vervuiling en besmetting

Vaste stoffen, corrosie, biofouling en opgeloste stoffen verslechteren de waterkwaliteit.

Chemische belasting

Bij conventionele koelwaterbehandeling worden soms chemicaliën gebruikt die problematisch zijn voor moderne membraansystemen of in strijd zijn met wettelijke voorschriften.

Recycling van koelwater voor datacenters en AI-datacenters

Foto: Het hergebruiken van koelwater biedt de grootste kans op duurzaamheidsverbetering in datacenters. Met koelwaterrecyclingsystemen kan het waterverbruik in datacenters met wel 90 % worden verminderd.

Slimme recycling van koelwater voor datacenters: het waterverbruik verlagen, de bedrijfszekerheid verhogen en ESG-doelstellingen realiseren

Met de wereldwijde uitbreiding van cloudinfrastructuren, AI-datacenters en high-performance computing neemt de vraag naar krachtige koelsystemen enorm toe. Moderne datacenters halen tegenwoordig vermogensdichtheden van tientallen kilowatt per rack en hebben uiterst stabiele koelinfrastructuren nodig om een veilige 24/7-werking te kunnen garanderen.

Daarbij komt naast energie-efficiëntie steeds meer een andere cruciale factor in beeld: het waterverbruik van koelsystemen.

Met name verdampingskoeling, koeltorensystemen en hybride koelsystemen verbruiken grote hoeveelheden water. Tegelijkertijd zorgen stijgende waterprijzen, strengere wettelijke eisen en ESG-voorschriften ervoor dat exploitanten hun koelcircuits aanzienlijk efficiënter moeten inrichten.

Precies hier komt het unieke koelwaterrecyclingsysteem van ALMAWATECH om de hoek kijken.

Recirculatie van koelwater voor datacenters: maximale recirculatie bij minimaal waterverbruik

ALMAWATECH ontwikkelt geïntegreerde oplossingen voor:

  • Behandeling van koelwater
  • Water recyclen
  • Koelwaterbehandeling
  • Meet- en regeltechniek
  • digitale bewaking van koelcircuits

Het doel is een maximale hergebruik van het gebruikte koelwater, met behoud van een stabiele waterkwaliteit en een hoge bedrijfszekerheid.

In conventionele koelsystemen treedt aanzienlijk waterverlies op door verdamping en vooral door het zogenaamde afblazen (blowdown). Dit is noodzakelijk om de stijgende zoutconcentraties, hardheidsvormers en verontreinigingen in het koelcircuit onder controle te houden.

Zonder een geschikte waterzuivering moeten daardoor voortdurend grote hoeveelheden vervuild water worden afgevoerd en door vers water worden vervangen.

Dit leidt tot:

  • hoog waterverbruik
  • stijgende exploitatiekosten
  • toegenomen afvalwatervolumes
  • extra chemische belasting
  • toenemende regelgevende druk

De toonaangevende koelwaterrecyclingsystemen van ALMAWATECH zuiveren dit water en voeren het opnieuw terug naar het koelcircuit. Dankzij intelligente zuiveringstechnologieën kunnen de concentratiecycli worden verlengd en de afvoerhoeveelheden aanzienlijk worden verminderd.

Hierdoor is het mogelijk om:

  • tot 90 % van het afvoerwater verminderen
  • De behoefte aan zoet water drastisch verminderen
  • De hoeveelheid afvalwater aanzienlijk verminderen
  • Waterverlies tot een minimum beperken

Vooral bij grote datacenters met een koelvermogen van meerdere megawatt leidt dit tot enorme economische en ecologische besparingsmogelijkheden.

Waterbehandeling voor datacenters: stabiliteit en bescherming van kritieke koelinfrastructuur

Een blijvend stabiele waterkwaliteit is essentieel voor een veilige werking van moderne koelsystemen.

Een ongereguleerde waterchemie kan tot ernstige problemen leiden:

  • Corrosie in leidingen en warmtewisselaars
  • Tandsteen en kalkaanslag
  • Biofouling en microbiologische verontreiniging
  • verminderde warmteoverdracht
  • stijgend energieverbruik
  • Risico's op uitval van kritieke infrastructuur

De systemen van ALMAWATECH zorgen voor een continue stabilisatie van de waterkwaliteit en beschermen zo de volledige koelinfrastructuur van het datacenter.

Er worden afgestemde methoden toegepast voor:

  • Verwijdering van vaste stoffen
  • Vermindering van opgeloste stoffen
  • Stabilisatie van de waterchemie
  • Optimalisatie van de materiaalstroom

Hierdoor worden de volgende zaken verbeterd:

  • Warmteoverdracht
  • Energie-efficiëntie
  • Levensduur van de installatie
  • Operationele veiligheid
  • Onderhoudsintervallen

Met name bij AI-datacenters met extreem hoge warmtebelastingen wordt de waterkwaliteit daarmee een doorslaggevende factor voor de stabiliteit van de gehele datacenterwerking.

Slimme meet- en regeltechniek voor moderne koelcircuits

Hoge recyclingpercentages en stabiele bedrijfsomstandigheden zijn alleen mogelijk met nauwkeurige bewaking en intelligente regeling.

ALMAWATECH integreert hiervoor moderne meet-, regel- en automatiseringstechniek in het gehele koelwatercircuit.

Onder andere de volgende zaken worden continu gecontroleerd:

  • Geleidbaarheid
  • pH-waarde
  • Waterhardheid
  • zoutgehalte
  • Temperatuur
  • Corrosieparameters
  • Risico's van biofouling
  • Waterverlies

Digitale bewaking maakt een dynamische aanpassing mogelijk van:

  • Afvoerpercentages
  • bijvoeding
  • Dosering van de conditioneringschemicaliën
  • Bedrijfsparameters van het koelsysteem

Hierdoor kunnen het waterverbruik, het gebruik van chemicaliën en het energieverbruik voortdurend worden geoptimaliseerd.

Tegelijkertijd neemt de bedrijfszekerheid van het gehele datacenter aanzienlijk toe, omdat kritieke veranderingen vroegtijdig worden opgemerkt en automatisch kunnen worden geregeld.

Koelwaterbehandeling zonder stoffen die schadelijk zijn voor het membraan

Een cruciaal onderdeel van moderne waterrecyclingsystemen is de juiste behandeling van het koelwater.

ALMAWATECH ontwikkelt speciaal afgestemde programma's voor de behandeling van koelwater voor moderne recycling- en membraansystemen. Daarbij wordt bewust afgezien van stoffen die schadelijk zijn voor de membranen.

Dat biedt belangrijke voordelen:

  • langere levensduur van de membranen
  • minder schoonmaakwerk
  • stabiele recyclingprocessen
  • hogere beschikbaarheid van de installaties
  • garantie dat aan de wettelijke vereisten wordt voldaan

De zorgvuldig afgestemde combinatie van waterbehandeling, conditioneringschemicaliën en intelligente besturing zorgt voor een uiterst stabiele en duurzame koelwaterkringloop, alles uit één hand.

Duurzame datacenters door slim recycling van koelwater

Het waterverbruik van datacenters wordt steeds meer een belangrijke ESG-indicator. Exploitanten staan onder toenemende druk om efficiënt met hulpbronnen om te gaan en aantoonbaar aan duurzaamheidsdoelstellingen te voldoen.

Slimme recycling van koelwater zorgt niet alleen voor een aanzienlijke vermindering van het waterverbruik, maar leidt tegelijkertijd tot:

  • ESG-prestaties
  • Efficiënt gebruik van hulpbronnen
  • toekomstbestendigheid op regelgevingsgebied
  • Structuur van de exploitatiekosten
  • Duurzaamheidscijfers

Voor moderne datacenters wordt water daarmee een strategisch infrastructuurthema.

Wie koelwater op een slimme manier hergebruikt, verlaagt niet alleen de kosten en de milieubelasting, maar creëert ook een veerkrachtige, duurzame en toekomstbestendige datacenterinfrastructuur.

Omgekeerde osmose systeem van ALMAWATECH voor de behandeling van afvalwater

Foto: Koelwaterrecyclingsinstallatie van ALMAWATECH. Hier is de laatste fase van de waterzuiveringsinstallatie te zien, een omgekeerde osmose-installatie

Alles onder één dak: duurzame watertechniek voor moderne datacenters

Het stijgende waterverbruik van moderne datacenters wordt steeds meer een centrale uitdaging voor exploitanten van cloud-, AI- en high-performance computing-infrastructuren. Tegelijkertijd worden de eisen op het gebied van duurzaamheid, ESG-prestaties, naleving van regelgeving en bedrijfszekerheid steeds strenger.

Om het koelwaterverbruik duurzaam te verminderen en tegelijkertijd stabiele koelprocessen te garanderen, volstaat het niet om afzonderlijke componenten afzonderlijk te optimaliseren. Cruciaal is een holistisch afgestemd koelwatercircuit.

En dat is precies waar ALMAWATECH een rol speelt.

ALMAWATECH combineert:

voor geïntegreerde totaaloplossingen voor moderne datacenters en AI-datacenters.

Door deze technologieën op slimme wijze te combineren, ontstaan uiterst stabiele en duurzame koelwatersystemen die het waterverbruik, de afvoercapaciteit en de exploitatiekosten aanzienlijk kunnen verminderen.

Tegelijkertijd wordt de bedrijfszekerheid van de gehele koelinfrastructuur verbeterd. Kritieke factoren zoals corrosie, kalkaanslag, biofouling of wisselende waterkwaliteit worden continu bewaakt en actief geregeld.

Het resultaat is:

  • aanzienlijk lager verbruik van vers water
  • minder afvalwater
  • stabiele waterkwaliteit in het koelcircuit
  • lagere exploitatie- en afvalverwerkingskosten
  • hogere beschikbaarheid van de installaties
  • verbeterde ESG- en duurzaamheidscijfers

Vooral voor grote datacenters en AI-rekencentra levert dit enorme ecologische en economische voordelen op.


Conclusie: de toekomst van duurzame datacenters begint bij het waterverbruik

De volgende generatie moderne datacenters wordt niet langer uitsluitend beoordeeld op energie-efficiëntie en PUE-waarden. Met de wereldwijde uitbreiding van AI-, cloud- en HPC-infrastructuren wordt ook het waterverbruik een cruciale indicator voor een duurzame datacenterinfrastructuur.

Exploitanten staan steeds vaker voor de uitdaging:

  • Efficiënter gebruikmaken van watervoorraden
  • voldoen aan de wettelijke voorschriften
  • ESG-doelstellingen realiseren
  • De exploitatiekosten op lange termijn verlagen

Slimme recycling van koelwater wordt zo een essentieel onderdeel van duurzame datacenters.

Door een groot deel van het gebruikte koelwater te hergebruiken, kan niet alleen het waterverbruik drastisch worden verminderd, maar kunnen tegelijkertijd ook de milieubalans en de rendabiliteit van moderne koelsystemen aanzienlijk worden verbeterd.

Met de geïntegreerde oplossingen van ALMAWATECH kunnen datacenters:

  • tot 90 % van het koelwater recyclen
  • Waterverlies drastisch verminderen
  • op een duurzamere manier worden geëxploiteerd
  • op regelgevend vlak toekomstbestendig worden gemaakt

Hierdoor wordt waterzuivering niet alleen een technisch onderwerp, maar ook een strategisch concurrentievoordeel voor moderne datacenters.

Analyseer nu de besparingsmogelijkheden voor uw datacenter!

Hoe groot het daadwerkelijke besparingspotentieel van uw koelsysteem is, blijkt vaak pas uit een gedetailleerde technische analyse van het koelwatercircuit.

ALMAWATECH helpt exploitanten van datacenters om hun waterverbruik te verminderen, koelcircuits te optimaliseren en een duurzame infrastructuur op te zetten voor de volgende generatie digitale systemen.

Meer informatie over onze oplossingen voor koelwaterrecycling en koelwaterbehandeling voor datacenters vindt u op:

https://www.almawatech.com/kuehlwasserrecycling/

Recycling van koelwater door middel van omgekeerde osmose

Foto: Foto van een van onze koelwaterrecyclingsinstallaties in een elektriciteitscentrale. Niet alleen datacenters profiteren van de waterbesparingen!

Uw experts voor koeltorenrecycling – direct bereikbaar

frank_kuntze_almawatech

Frank Kuntze

Senior expert koelwaterbehandeling

maksim_neuabauer_almawatech

Maksim Neubauer

Hoofd Waterhergebruik