Dielektrische Tauchkühlflüssigkeiten
Schmierstoffe sind nicht nur dazu da, Prozesse am Laufen zu halten, sie können auch für Kühlung sorgen. FUCHS macht sich diese Tatsache zunutze, um Produkte für neue Geschäftsfelder zu entwickeln und zukunftsfähig zu machen. Die speziell entwickelten Fluide haben das Ziel, hohe Temperaturen zu regulieren, wie sie beispielsweise in den Antriebssystemen von Elektrofahrzeugen oder in großen Rechenzentren herrschen. Zu diesem Zweck wurde ein spezielles Verfahren entwickelt, bei dem ganze Module in Kühlflüssigkeiten getaucht werden.
Das Zeitalter der E-Mobilität bringt zahlreiche Herausforderungen und Chancen mit sich. Der Wunsch nach einer schnellen Aufladung mit einer Geschwindigkeit, die mit der Betankung eines Verbrennungsfahrzeugs vergleichbar ist, ist so alt wie die E-Mobilität selbst. Große Fortschritte in der Batteriechemie ermöglichen sehr hohe Ladegeschwindigkeiten von mehr als 5C. Das Gleiche gilt für Rechenzentren, die immer mehr Energie verbrauchen, was durch die deutlich höhere Leistung der verbauten Chips und die dadurch notwendige bessere Wärmeabfuhr zusätzlich gefördert wird.
Daraus resultiert jedoch eine sehr hohe Verlustwärmeleistung, die aus dem Batteriepack des Elektrofahrzeugs ebenso abgeführt werden muss wie aus den Serverkomponenten von Hochleistungsrechenzentren. Gleichzeitig rückt die Batteriesicherheit zunehmend in den Fokus der Weiterentwicklung elektrifizierter Antriebe. Die angestrebte Verbesserung der Energiedichte der Lithium-Ionen-Batteriepacks führt zu immer höheren Anforderungen an das Packdesign.
Insbesondere das Wärmemanagement während des Betriebs und die Sicherheit bei Unfällen oder spontanem Zellausfall sind von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus erhöht eine effiziente Kühlung auch die Lebensdauer der Batteriezellen sowie für Rechenzentren. Tauchkühlsysteme, bei denen die Batteriezellen direkt von einer dielektrischen Flüssigkeit umspült werden, können diesen Anforderungen gerecht werden. Die höchste Effizienz und Kühlleistung ist bei der direkten Tauchkühlung durch ein Dielektrikum zu erwarten.
FUCHS hat sich daher zum Ziel gesetzt, erschwingliche, leistungsstarke und sichere Flüssigkeiten zu entwickeln und auch Möglichkeiten für nachhaltige Lösungen anzubieten.
Thermofluide für die Elektromobilität
In Zukunft müssen Elektrofahrzeuge viel schneller aufgeladen werden. Auch die Zahl der Rechenzentren nimmt zu. Der Energiebedarf steigt also überall, also wird auch mehr Kühlung benötigt. FUCHS bietet hier eine Lösung in Form von elektrischen Fluiden für die Tauchkühlung.
Im Vergleich zu den derzeit verwendeten konventionellen Systemen bietet die Tauchkühlung erhebliche Vorteile für unsere Kunden. Wenn Elektroautos aufgeladen werden, fließen bis zu 350 Kilowatt durch das Kabel. Wenn in Zukunft Elektro-LKWs auf die Straße kommen, werden sie deutlich mehr Strom ziehen und viel Wärme erzeugen. Konventionelle Kühlverfahren stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Unsere Tauchkühlung wurde jedoch speziell für diese Art von Hochleistungsanwendungen entwickelt.
Bei der Tauchkühlung wird der gesamte Akkupack in die Thermoflüssigkeit eingetaucht. Das bedeutet, dass alle Batteriezellen direkt von der Flüssigkeit umströmt werden und so ihre Wärme gleichmäßig nach außen abgeben können. Wir konzipieren das gesamte Wärmemanagementsystem so, dass ein ideales Gleichgewicht zwischen Sicherheit, Effektivität und Kosteneffizienz hergestellt wird.
Vollständig aufgeladen in nur zehn Minuten? Das ist die Zukunft.
Thermofluide in Rechenzentren
Die heutigen Rechenzentren benötigen sehr viel Energie, um zu funktionieren. In Zukunft wird sich diese Situation noch verschärfen, da die Leistung der Chips zunehmen wird, was automatisch auch mit einem steigenden Bedarf an Wärmeabfuhr einhergeht.
Vergleicht man die Wärmekapazitäten von Luft und Thermofluiden, so schneiden die Thermofluide wesentlich besser ab und können daher die an den Bauteilen entstehende Wärme wesentlich effektiver abführen. Wenn wir von Tauchkühlung sprechen, meinen wir ein Verfahren, bei dem die elektrischen Bauteile in eine nicht leitende Flüssigkeit getaucht werden. Dadurch werden die zu kühlenden Bauteile direkt von allen Seiten von der Flüssigkeit umströmt. Dieses Verfahren sorgt für eine deutlich längere Lebensdauer der Bauteile, da sie ständig vor Staub, Hitze oder thermischer Überlastung geschützt sind.
Zu den größten Vorteilen dieser modernen Technologie gehört die Möglichkeit, den Energieverbrauch drastisch zu senken, was wiederum bedeutet, dass die Kosten gesenkt werden können, während die Server in den Rechenzentren viel näher beieinander aufgestellt werden können.
Laut einer aktuellen Studie des Borderstep Instituts für Innovation und Nachhaltigkeit stieg der Energiebedarf von Rechenzentren und Servern allein in Deutschland ab 2019 bis zum Jahr 2020 auf 16 Milliarden Kilowattstunden, ein Anstieg von satten sieben Prozent. Und der Trend zeigt, dass diese Zahlen in Zukunft weiter steigen werden. Eine polnische Tochtergesellschaft von FUCHS hat sich auf Tauchkühlung für die Datentechnik spezialisiert und konnte gemeinsam mit einem ihrer Kunden und Experten einer deutschen Tochtergesellschaft sogar ein Kühlmittel für Kryptomining-Geräte entwickeln. Dabei geht es zum Beispiel um die Erzeugung von virtuellen Währungen wie Bitcoins, deren komplexer Prozess große Mengen an Energie benötigt.
Das Verfahren der Tauchkühlung steckt noch in den Kinderschuhen, birgt aber enormes Potenzial für die zukünftige Entwicklung, die bereits in vollem Gange ist. Es gibt sogar erste Ansätze, die anfallende Abwärme in Zukunft für die Beheizung von Räumen oder Wasser an anderer Stelle zu nutzen und damit den Faktor Nachhaltigkeit näher zu betrachten. Die Idee wurde zumindest von unseren Experten bei FUCHS bereits aufgegriffen.
