pte20250617004 in Forschung

Verdunstungskälte hält Elektronik sicher kühl

Konzept der University of California San Diego soll Stromverbrauch von Rechenzentren senken


Prinzipskizze zur Kühlung von heißer Elektronik durch Verdunstungskälte (Illustration: ucsd.edu)
Prinzipskizze zur Kühlung von heißer Elektronik durch Verdunstungskälte (Illustration: ucsd.edu)

San Diego (pte004/17.06.2025/06:15)

Massive Energieeinsparungen von Rechenzentren verspricht eine neue Kühltechnik der University of California San Diego. Sie basiert auf dem physikalischen Prinzip der Verdunstungskälte. Verwandelt sich Wasser, ohne zu kochen, in Wasserdampf, entsteht Kälte, die die Prozessoren in den Servern der Rechenzentren kühlt, ohne dass Energie zugeführt werden muss. So wollen Renkun Chen und sein Team Shengqiang Cai und Abhishek Saha den steigenden Stromverbrauch von Rechenzentren stoppen.

Membran saugt Wasser an

Herzstück der Kühltechnik ist eine Membran mit einem Netzwerk winziger, miteinander verbundener Poren. Diese befindet sich auf offenen Kanälen, durch die Wasser fließt. Durch Kapillarwirkung saugt die Membran diese Flüssigkeit auf und gibt sie, wenn sie deren Oberfläche erreicht hat, an die Außenwelt ab. Dabei entsteht Kälte, die die darunterliegende Elektronik kühlt.

"Im Vergleich zur herkömmlichen Luft- und Flüssigkeitskühlung kann die Verdunstung mehr Wärme ableiten und verbraucht dabei weniger Energie", sagt Chen. Frühere Versuche mit porösen Membranen, die aufgrund ihrer großen Oberfläche eigentlich ideal für die Verdunstung sind, waren erfolglos, da ihre Poren entweder zu klein waren und verstopften oder zu groß waren und zu wenig Wasser ansaugten. "Wir haben genau die richtige Größe ermittelt", meint Chen.

Start-up für Vermarktung

Die Kühlleistung soll bei 800 Watt pro Quadratzentimeter liegen. Das wäre deutlich mehr als bei herkömmlicher Technik. Das Team arbeitet nun daran, die Membran und ihre Leistung zu optimieren. Die nächsten Schritte umfassen die Integration in Prototypen von Kühlplatten, flachen Komponenten, die an Prozessoren angebracht werden, um Wärme abzuleiten. Das Team gründet außerdem ein Start-up, um die Technologie zu kommerzialisieren.

Die Wissenschaftler sehen einen eklatanten Bedarf für ihr Verfahren. Denn ohne neue technologische Ansätze wird sich der Stromverbrauch in diesem Bereich aktuellen Schätzungen zufolge bis zum Jahr 2030 verdoppeln. Das liegt vor allem an der zunehmenden Nutzung von Künstlicher Intelligenz, Kryptogeld und nicht zuletzt Cloud Computing.

(Ende)
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