Heutzutage beherbergen Rechenzentren Tausende von Servern, die enorme Wärmemengen erzeugen. Überhitzen die Server, fallen sie aus. Wärmemanagement wird daher zu einem immer wichtigeren und kostspieligeren Bestandteil der Unternehmens- und Industrie-IT. Microsoft ist überzeugt, dass die Platzierung von Servern unter Wasser im kalten Ozean Rechenzentren ohne Klimaanlage kühlen könnte. Dies basiert jedoch maßgeblich auf passiver Kühlung: Die Schnittstelle muss eine optimale Wärmeableitung von den Wärmequellen an die Umgebung gewährleisten.
Diese Lösung könnte auch dem exponentiell wachsenden Energiebedarf der Computerbranche gerecht werden, da Microsoft die Stromerzeugung aus der Bewegung des umgebenden Meerwassers erwägt. Ein wesentlicher Aspekt des Projekts ist die geplante Nutzung einer Turbine oder eines Gezeitenkraftwerks zur Stromerzeugung. Seit Jahren suchen große Cloud-Computing-Anbieter weltweit nach Standorten, an denen sie grüne Energie nutzen und die Gegebenheiten der Umgebung einbeziehen können.
Die Nachfrage nach zentralisierter Datenverarbeitung wächst exponentiell. Microsoft betreibt weltweit über 100 Rechenzentren und expandiert rasant. Das Unternehmen hat über 15 Milliarden US-Dollar in ein globales Rechenzentrumsnetzwerk investiert. Im Jahr 2014 begannen Ingenieure von Microsoft Research NeXT, einen neuen Ansatz zu erforschen, um die Erweiterung von Cloud-Computing-Systemen um neue Rechenkapazität zu beschleunigen.
Microsoft fertigte ein großes, weißes Stahlrohr mit einem Durchmesser von 2,4 Metern an, das mit Wärmetauschern bestückt und dessen Enden mit Metallplatten und großen Bolzen verschlossen waren. Im Inneren befand sich ein einzelnes Rechenzentrums-Rack, das mit unter Druck stehendem Stickstoff gekühlt wurde, um die Wärme effektiv von den Computerchips abzuführen. Diese Lösung könnte zur Entwicklung von Anordnungen großer Stahlrohre führen, die über Glasfaserkabel verbunden und auf dem Meeresboden platziert oder unter der Wasseroberfläche aufgehängt werden, um Meeresströmungen zu nutzen und Turbinen anzutreiben, die Strom erzeugen.
Das Unternehmen hat kürzlich einen 105-tägigen Test der Stahlkapsel abgeschlossen, die in 9 Metern Tiefe im Pazifik vor der Küste Kaliforniens versenkt wurde. Der Test verlief erfolgreicher als erwartet; es konnten sogar kommerzielle Datenverarbeitungsprojekte über den Cloud-Computing-Dienst Microsoft Azure durchgeführt werden.
Die neuen Unterwasserkapseln sind für einen fünfjährigen, wartungsfreien Betrieb ausgelegt. Das bedeutet, dass die Server, einschließlich aller Schnittstellenmaterialien und Klebstoffe, so robust sein müssen, dass sie fünf Jahre ohne Reparaturen auskommen. Das übertrifft die derzeitigen Anforderungen an diese Materialien, und sie müssen verbessert werden, um den Betrieb über diesen gesamten Zeitraum in der Unterwasserkapsel zu gewährleisten.
Wenn diese Rechenzentren keine Wartung benötigen, lässt sich ihre physische Anordnung neu gestalten. Server sind in Racks untergebracht, um von Menschen gewartet werden zu können. Ohne Wartung könnten sie effizienter angeordnet werden.
Durch den Einsatz dieser Unterwasserkapseln könnte die Bereitstellungszeit neuer Rechenzentren von zwei Jahren auf nur 90 Tage verkürzt werden, was einen enormen Kostenvorteil und eine wesentlich größere Flexibilität mit sich brächte.
Unterwasser-Servercontainer könnten auch die Leistung von Webdiensten verbessern. Ein Großteil der Weltbevölkerung lebt in Ballungszentren in Meeresnähe. Rechenzentren werden typischerweise in ländlichen Gebieten errichtet, wo Land günstig ist. Die Möglichkeit, Rechenleistung näher an die Nutzer zu bringen, reduziert die Latenzzeiten.
Ein solch radikales Vorhaben könnte auf Hindernisse stoßen, etwa auf Umweltprobleme und unvorhergesehene technische Schwierigkeiten. Forscher äußerten Bedenken hinsichtlich Hardwareausfällen und Leckagen. Das Unterwassersystem war mit 100 verschiedenen Sensoren ausgestattet, um Druck, Luftfeuchtigkeit, Bewegung und andere Bedingungen zu messen und so besser zu verstehen, wie der Betrieb unter Wasser aussieht, wo Reparaturen auf Abruf nicht möglich sind.
Die Forschungsgruppe hat mit der Entwicklung eines dreimal so großen Unterwassersystems begonnen. Dieses könnte so konstruiert werden, dass es ein alternatives, auf dem Meer basierendes Energiesystem integriert. Microsoft-Ingenieure gaben an, im nächsten Jahr einen neuen Test starten zu wollen, möglicherweise in der Nähe von Florida oder in Nordeuropa, wo bereits große Gezeitenkraftwerksprojekte laufen.
