Serverraum mit PV-Anlage: Kühlung, PUE und Eigenverbrauch im Betrieb

Ein Serverraum braucht Strom rund um die Uhr, an jedem Tag des Jahres. Die Server laufen nachts wie mittags, und die Klimaanlage muss ihre Wärme abführen. Für eine Solaranlage ist das ein dankbarer Abnehmer: Jede Kilowattstunde, die mittags erzeugt wird, findet einen Verbraucher.

Dieser Ratgeber sammelt die Kennzahlen zu Rechenzentren und kleinen IT-Installationen in Deutschland, zeigt, wie viel Strom die Kühlung zusätzlich zieht, und rechnet einen Serverraum mit 3 kW IT-Last gegen eine stündliche Ertrags- und Temperaturreihe durch. Das wichtigste Ergebnis betrifft nicht die Module, sondern die Temperatur im Raum.

Wie viel Strom Rechenzentren und Serverräume brauchen

Die Rechenzentren in Deutschland verbrauchten 2022 nach der Studie „Rechenzentren 2022“ des Borderstep Instituts (Hintemann und Hinterholzer, August 2023) 17,9 Mrd. kWh Strom. Knapp 12 Mrd. kWh davon gingen in die IT-Komponenten, also Server, Speicher und Netzwerk. Die Infrastruktur mit Kühlung und unterbrechungsfreier Stromversorgung stieg von 2010 bis 2022 nur von 4,6 auf 6,1 Mrd. kWh.

Kleine IT-Installationen machen laut der Borderstep-Zahl der Woche vom 29. Januar 2026 rund 27 % der Rechenzentrumskapazitäten aus, ihr Anteil ist seit Jahren konstant. Der Bitkom-Leitfaden „Energieeffizienz in Rechenzentren“ (September 2015) zählte über 50.000 Rechenzentren in Deutschland, davon rund 48.000 kleinere Lokationen bis 100 m².

Dort lassen sich laut Leitfaden oft mehr als 30 Prozent der Energiekosten einsparen, meist schon durch Messen und Auswerten der Verbraucher.

PUE: wie viel Strom neben den Servern anfällt

Die Kennzahl PUE (Power Usage Effectiveness) teilt den Jahresstrom des ganzen Rechenzentrums durch den Jahresstrom der IT. Ein PUE von 1,5 bedeutet: Für jede Kilowattstunde, die die Server ziehen, kommen 0,5 kWh für Kühlung, USV und Beleuchtung dazu. Nach Borderstep sank der durchschnittliche PUE der Rechenzentren und kleinen IT-Installationen in Deutschland von 1,82 im Jahr 2010 auf 1,52 im Jahr 2022.

Wie groß der Unterschied im einzelnen Raum sein kann, zeigt ein Steckbrief des Umweltministeriums Baden-Württemberg (Oktober 2023) mit einer Simulation aus dem Projekt EcoRZ: Ein Rechenzentrum mit Kompressionskälte, 20 °C Zulufttemperatur und ohne freie Kühlung kommt auf einen PUE von 1,7. Mit einer Trockenfreikühlanlage und 25 °C Zuluft sind es 1,3, das entspricht über 50 Prozent weniger Strom für die Kühlung.

Der Steckbrief nennt dafür Amortisationszeiten von 4 bis 8 Jahren.

Das Split-Klimagerät läuft das ganze Jahr

Kleine Serverräume werden laut DataCenter-Insider vom 11. September 2014 meist rund um die Uhr mit Split-Umluftkühlgeräten gekühlt, also einem Innen- und einem Außengerät mit Kältemittelleitung. Die Kältemaschine arbeitet ganzjährig, unabhängig von der Außentemperatur, auch im Winter.

Hängt das Gerät an der Decke, muss es wegen der Luftmischung sehr kühle Zuluft erzeugen, etwa 10 °C. Liegt diese unter dem Taupunkt, kondensiert Wasser aus, und die Leistungsaufnahme steigt zusätzlich.

Der Bitkom-Leitfaden hält fest, dass der Stromverbrauch der Kühlung von der Außentemperatur abhängt, und empfiehlt für die Feuchte einen weiten Toleranzbereich von 20 bis 80 Prozent relativer Luftfeuchte, damit weder befeuchtet noch entfeuchtet werden muss.

27 °C zulassen und freie Kühlung nutzen

Moderne Server arbeiten laut EnergieSchweiz-Merkblatt „Kühlen Sie Ihre Server nicht unter 27 °C“ (Bundesamt für Energie, Oktober 2022) auch bei 27 °C Zulufttemperatur zuverlässig. Wer das Split-Gerät erst ab 27 °C im Ansaugstrom kühlen lässt, senkt den Aufwand für das Kühlen um bis zu 60 %. Gemessen wird in der obersten Einbauposition, weil es oben im Rack meist etwas wärmer ist.

Das Merkblatt beschreibt auch die Grenze der freien Kühlung: Außenluft bis 27 °C lässt sich direkt als Zuluft nutzen. Bei indirekter freier Kühlung über Wasser braucht jeder Wärmeübertrager 3 bis 4 K Temperaturdifferenz, deshalb sind dafür Außentemperaturen unter 20 °C nötig.

Das Umweltbundesamt schreibt, bei 26 °C Zuluft könne mit indirekter freier Kühlung an den meisten Tagen auf Kältemaschinen verzichtet werden; über etwa 22 °C Außentemperatur seien weitere Maßnahmen wie Verdunstungskühlung nötig.

Ein Risiko nennt der Steckbrief aus Baden-Württemberg: Bei jährlichen Ausfallraten von 4 Prozent erhöht eine Einlasstemperatur von 28 statt 20 °C die Ausfallrate um 1,6 Prozentpunkte. Nach ASHRAE 2016 sind maximal 27 °C Zuluft zum Rack zulässig. Batterien der USV brauchen dagegen 20 °C.

Welches Lastprofil gilt für einen Serverraum?

Die BDEW-Zuordnung M-24/2000 führt „Rechenzentrum“ und „Datenverarbeitung (priv. Rechenzentrum)“ unter G1 oder G3, mit dem Hinweis „G3, wenn durchlaufender Betrieb“. Wir vergleichen deshalb mit G3 aus der Profildatei des BDEW. Ein Serverraum in einem Büro oder einer Praxis hängt allerdings meist am Zähler des ganzen Betriebs; für die Anlage zählt dann dessen Lastgang, nicht das Profil des Serverraums allein.

Nachgerechnet: Serverraum mit 3 kW IT-Last

Die Ertragsreihe stammt aus PVGIS 5.3 für Würzburg, Süd, 35 Grad, 14 Prozent Verluste, Wetterjahr 2020, 1127,9 kWh je kWp, umgerechnet auf mitteleuropäische Zeit. Dieselbe Reihe liefert die stündliche Lufttemperatur, die 2020 bis 32,7 °C erreichte.

Unsere Annahmen: Die IT zieht konstant 3 kW, das sind 26.352 kWh im Jahr. Die Split-Klimaanlage bringt den Raum auf einen PUE von 1,7, entweder gleichmäßig über das Jahr oder zu 60 % mit der Außentemperatur steigend. Bei freier Kühlung setzen wir einen PUE von 1,3 an. Die Kältemaschine springt erst über 20 °C Außentemperatur an, erreicht bei 27 °C ihre volle Leistung von 1 kW (Leistungszahl 3) und läuft darüber voll; der Rest des Mehrverbrauchs fällt gleichmäßig an.

Quelle: eigene Rechnung mit PVGIS 5.3, Würzburg, Wetterjahr 2020; die Tabelle zeigt den selbst genutzten Anteil des Solarstroms.

Bis 5 kWp nimmt der Raum mit Split-Klima den gesamten Solarstrom ab. Bei 10 kWp sind es 88,4 %, bei 20 kWp noch 59,0 %. Das Standardprofil G3 mit derselben Jahressumme kommt bei 20 kWp auf 64,3 %, bei 10 kWp auf 93,3 %.

Wann die Kühlung Strom braucht

Im Wetterjahr 2020 lag die Temperatur in Würzburg in 1.152 Stunden über 20 °C, davon 630 Stunden zwischen 10 und 17 Uhr; über 27 °C waren es 123 Stunden. Bei freier Kühlung läuft die Kältemaschine im Modell nur in diesen warmen Stunden. Auf sie entfallen aber nur 18,6 % des Mehrverbrauchs, weil USV, Lüfter und Pumpen rund um die Uhr laufen.

Zwischen 10 und 17 Uhr fällt der Mehrverbrauch deshalb bei freier Kühlung zu 31,0 % an, bei der gleichmäßigen Split-Klimaanlage zu 29,2 % und mit Temperaturbezug zu 31,3 %. Die Tageszeit ändert sich also kaum; entscheidend ist die Menge.

Von Juni bis August braucht der Raum mit freier Kühlung 26,0 % seines Jahresstroms, mit Split-Klima 25,1 %; die Solaranlage erzeugt in diesen Monaten 33,2 % ihres Ertrags. Die Anlage nutzt bei freier Kühlung weniger selbst: bei 10 kWp 78,1 statt 88,4 %, weil der Raum insgesamt 10.540 kWh weniger braucht.

Die höchste Stundenlast liegt im Modell bei 5,1 kW mit gleichmäßiger Split-Klimaanlage, 6,4 kW mit Temperaturbezug und 4,8 kW mit freier Kühlung.

Erst die Kühlung, dann die Module

Der Vergleich in Kilowattstunden zeigt, was zuerst kommen sollte:

Eine Anlage mit 10 kWp liefert dem Raum mit Split-Klima 9.990 kWh. Der Umstieg auf freie Kühlung spart 10.540 kWh, und zwar in jeder Stunde, auch nachts und im Winter. Beides lässt sich kombinieren: Mit freier Kühlung und 10 kWp kommen 8.804 kWh Solarstrom zur Einsparung dazu, der Raum bezieht dann noch 25.454 kWh aus dem Netz statt 34.808 kWh.

Speicher und USV

Weil der Serverraum nachts genauso viel Strom zieht wie tagsüber, findet ein Speicher jede Nacht einen Abnehmer. Mit 10 kWh an 10 kWp steigt der Eigenverbrauch bei Split-Klima von 88,4 auf 98,5 % und die Deckung von 22,3 auf 24,8 %. Bei 15 kWp mit 10 kWh sind es 83,7 % Eigenverbrauch und 31,6 % Deckung.

Wir haben ohne Lade- und Entladeverluste gerechnet; prüfe im Datenblatt den Systemwirkungsgrad.

Ein Solarspeicher ist keine USV. Die USV überbrückt Ausfälle ohne Unterbrechung und muss für die IT ausgelegt sein. Ob ein Speicher mit Notstrom- oder Ersatzstromfunktion den Serverraum bei einem Netzausfall weiter versorgt, hängt von Umschaltzeit und Anschluss ab und gehört mit dem Elektriker und dem IT-Dienstleister geklärt. Wie du die Speichergröße aus dem eigenen Lastgang ableitest, zeigt der Ratgeber zur Speichergröße.

So planst du die Solaranlage für einen Betrieb mit Serverraum

Ob sich Eigenverbrauch oder Volleinspeisung mehr lohnt, zeigt der Vergleich Eigenverbrauch gegen Volleinspeisung. Wie ein einzelner Heimserver oder NAS am Balkonkraftwerk abschneidet, beschreibt der Ratgeber zum Heimserver. Lastspitzen beim Anlauf großer Geräte behandelt der Ratgeber zur Lastspitzenkappung, einen Gewerbebetrieb mit hoher Grundlast der zur Druckerei.

Checkliste für Betriebe mit Serverraum

Was dieser Ratgeber nicht belegen konnte

Eine veröffentlichte Messreihe eines kleinen deutschen Serverraums mit Solaranlage haben wir nicht gefunden. Die IT-Last von 3 kW ist ein Beispiel. Die PUE-Werte 1,7 und 1,3 stammen aus einer Simulation für ein Rechenzentrum, nicht aus einem kleinen Raum; wie sich der Kühlstrom über die Stunden verteilt, haben wir angenommen. Die Schwäche des Modells: Die Leistung einer Split-Klimaanlage hängt auch von Teillast und Feuchte ab, beides fehlt.

Der Artikel von DataCenter-Insider stammt von 2014, der Bitkom-Leitfaden von 2015; die Aussagen zur Betriebsweise kleiner Serverräume haben wir aus diesen Quellen übernommen, ohne sie mit neueren Erhebungen gegenprüfen zu können. Alle verlinkten Quellen: Abruf am 14.09.2026.