Satelliten müssen permanent überwacht werden. Das bedeutet Rechenleistung und damit Kältelast.
Wenn ein Supercomputer für Erdbeobachtung, Simulation und KI in Betrieb geht, erzeugt die immense Rechenleistung Wärme, die abgeführt werden muss. Gefragt war eine Lösung, die auch unter mediterranen Klimabedingungen effizient arbeitet, Wasser spart, wenig Platz benötigt und sich in ein lärmsensibles Umfeld einfügt. Für das ESA-Projekt Space HPC (High Performance Computing) in Rom entwickelte Güntner gemeinsam mit Hewlett Packard Enterprise eine Rückkühllösung, um diesen hohen Anforderungen zu entsprechen.
Die European Space Agency, kurz ESA, ist eine Raumfahrtorganisation mit 23 Mitgliedstaaten. ESRIN in Italien ist das Zentrum für die Erdbeobachtung. Dort entstehen und laufen Anwendungen, die große Datenmengen auswerten, etwa aus dem Copernicus-Programm. Die Copernicus-Satelliten liefern derzeit rund 300 Terabyte Daten pro Tag. In den kommenden Jahren soll sich dieses Volumen nochmals deutlich erhöhen. Diese Datenmengen erfordern eine enorme Rechenleistung für die Auswertung.
Genau dafür wurde das neue Space HPC-Zentrum gebaut und am 12. März 2025 eröffnet. Die ESA beschreibt den neuen Standort als Hochleistungsrechenplattform für große Datensätze, komplexe Simulationen und KI-Anwendungen. Er soll nicht nur die wissenschaftliche und technologische Arbeit der ESA unterstützen, sondern auch kleinen und mittleren Unternehmen sowie Forschungspartnern Zugang zu leistungsfähigen Rechenressourcen verschaffen.
300 Terabyte pro Tag
Hohe Anforderungen an Technik und Standort
Nicht nur Gamer, wissen, wie wichtig die Kühlung für die Performance von Computern ist. In einem HPC-Umfeld mit hoher Leistungsdichte gilt das umso mehr: Die Überhitzung der elektronischen Komponenten führt zu Leistungseinbußen, Störungen und im schlimmsten Fall zu teuren Ausfallzeiten. Gemeinsam mit Hewlett Packard Enterprise (HPE) setzte die ESA für den Space-HPC-Cluster auf Direct-to-Chip Liquid Cooling als Hauptkühlmethode. Güntner lieferte dafür die zentrale Komponente zur Wärmeabfuhr aus dem direkt flüssigkeitsgekühlten Wasserkreislauf.
Die Kombination der Randbedingungen stellte die Partner vor große Herausforderungen. Zum einen sollte Space HPC möglichst energieeffizient arbeiten. Das System bezieht etwa die Hälfte des Energiebedarfs durch vor Ort erzeugten Solarstrom. Zum anderen sollte der Wasserverbrauch minimiert werden. Außerdem liegt der Standort in einer Klimazone, in der im Sommer bis zu 45 °C erreicht werden können. Dazu kam, dass die verfügbare Fläche begrenzt war und die Lösung strenge Anforderungen an die Geräuschentwicklung erfüllen musste, um die Lebensqualität der Umgebung nicht zu beeinträchtigen.
Die Vielzahl der Anforderungen machte das Projekt für Planer und Betreiber zu einer echten Herausforderung. Denn in der Praxis entscheidet selten nur eine Größe über die passende Rückkühllösung: Es müssen Spitzenlastverhalten, Teillasteffizienz, Wasserbedarf, Stellfläche, Wartungsaufwand und Akustik gleichzeitig betrachtet werden. Das ESA-Projekt ist damit kein exotischer Sonderfall, sondern ein Beispiel für Anforderungen, wie sie inzwischen auch in modernen Rechenzentren, KI-Anwendungen und anderen HPC-Umgebungen auftreten. Vor diesem Hintergrund kamen die Marktkenntnis und Erfahrung von Güntner dem Projekt zugute.
Die Kombination der Randbedingungen stellte die Partner vor große Herausforderungen.
Der Weg zur passenden Systemlösung
Die Aufgabenstellung erforderte eine spezifische Lösung: Ein System, das bei hoher Außentemperatur sicher arbeitet, aber im Normalbetrieb nicht unnötig Energie und Wasser verbraucht. Genau hier liegt die Stärke adiabatischer Rückkühlung. Sie verbindet den trockenen Betrieb über weite Teile des Jahres mit zusätzlicher Kühlleistung, wenn es die Umgebungstemperatur oder die Systemlast erfordert. Für das Space-HPC-Projekt war das besonders wichtig, weil der Rechenbetrieb dauerhaft zuverlässig laufen muss, auch bei sehr hohen Sommertemperaturen.
Das Befeuchtungssystem wurde so konzipiert, dass die Benetzung erst oberhalb eines definierten Schwellwerts zugeschaltet wird. Danach werden Wasseraufgabe, Lüfterdrehzahl und Umgebungstemperatur über die Regelung laufend überwacht und aufeinander abgestimmt. Das Ziel ist nicht einfach „mehr Kühlung“, sondern ein möglichst effizienter Betrieb im jeweils passenden Modus. Damit wird die adiabatische Unterstützung nur dann genutzt, wenn sie thermisch sinnvoll ist. Gerade für Betreiber mit Blick auf Betriebskosten, Wasserverbrauch und Nachhaltigkeit ist das ein zentraler Punkt.
Die ESA erwartet schnellere und genauere Vorhersagen.
Die eingesetzte Technik: Güntners V-shape VARIO Dry Cooler mit hydroBLU
Hier zeigte der V-shape VARIO Dry Cooler mit hydroBLU seine Stärken. Das Gerät übernimmt die Hauptwärmeabfuhr aus dem direkt flüssigkeitsgekühlten Wasserkreislauf des ESA-Rechenzentrums. Seine V-förmige Bauweise bietet hohe Leistung bei geringem Platzbedarf, ein wichtiger Vorteil bei kompakten Technikflächen.
Das hydroBLU-System arbeitet mit adiabatischer Vorkühlung über Befeuchtungspads. Wasser wird nur dann eingesetzt, wenn ein definierter Temperaturschwellenwert erreicht ist. So läuft das System über weite Strecken trocken und nutzt Wasser nur bei hoher Last oder hohen Außentemperaturen.
Dabei lassen sich Energie- und Wasserverbrauch im Vergleich zu ähnlichen Systemen um bis zu 30 % senken. Hinzu kommt ein einfacher Betrieb: Eine aufwendige Wasseraufbereitung ist nicht erforderlich, die Pads lassen sich leicht wechseln, und das System ist auch für Nachrüstungen geeignet. Auch die akustischen Auflagen wurden erfüllt. Die Ventilatoren sind auf günstige Luft- und Schalleigenschaften ausgelegt.
Das Ergebnis: modern gekühlt und bereit für die Zukunft
Mit der stabilen Rechenleistung können nun große Datensätze verarbeitet, komplexe Simulationen ausgeführt und KI-Anwendungen beschleunigt werden. Die ESA erwartet schnellere und genauere Vorhersagen, bessere Unterstützung für Forschung und Entwicklung sowie zusätzliche Möglichkeiten für Industriepartner und Forschungseinrichtungen. Space HPC wird als wichtiger Hub für Anwendungen wie die Modellierung von Space Weather gesehen. Die Rückkühlung ist dabei keine technische Spezifikation, sondern Grundvoraussetzung für zuverlässige Leistung.
Für Güntner ist das Projekt eine aussagekräftige Referenz, weil es mehrere aktuelle Entwicklungslinien in der Kälte- und Klimatechnik vereint: den Trend zu höherer Leistungsdichte in Rechenzentren, die wachsende Bedeutung direkter Flüssigkeitskühlung, die Notwendigkeit ressourcenschonender Wärmeabfuhr und die gestiegene Relevanz von Schall- und Flächenaspekten. Der Fall zeigt außerdem, dass Rückkühlung heute nicht isoliert betrachtet werden sollte. Erst im Zusammenspiel mit der IT-Kühlstrategie, der Gebäudeinfrastruktur und den Standortbedingungen entstehen Lösungen, die sich in der Praxis dauerhaft bewähren.
Fazit
Beim ESA Space HPC geht es nicht nur darum, Wärme abzuführen. Es geht darum, eine technologische Infrastruktur zuverlässig am Laufen zu halten, die Europas Erdbeobachtung, KI-Anwendungen und Raumfahrtentwicklung unterstützt. Dass Güntner dabei den zentralen Wärmerückkühlbaustein liefert, ist der Beleg dafür, dass technologische Innovation nicht ohne Kühllösungen möglich ist.
Europäische Weltraumorganisation, ArianeGroup, ESOC und ESA, Planetenforschung, Erdbeobachtung, Klimawandel, Weltraummüll, Darmstadt.
Bild: Güntner
Güntner V-shape VARIO Rückkühler mit hydroBLU.
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