ACuDC — Autonomous Cooled underwater Data Center

v2-45 Gesamtkonzept

40ft ISO High-Cube · 45 GPU-Module (3×5×3) + 3 Infrastruktur-Rohre (610 mm) · BLUEMAT-Waermetausch integriert

1   Executive Summary

Das ACuDC v2-45 ist ein modulares, autonomes Unterwasser-KI-Rechenzentrum fuer den Einsatz in ehemaligen Tagebauseen der Lausitz. Die Architektur basiert auf 40ft-ISO-High-Cube-Sonderframes mit jeweils 45 GPU-Compute-Modulen (762 mm OD, 2.200 mm Laenge) in 3 Etagen, plus einer funktionalen Infrastrukturebene (610 mm) mit 3 dedizierten Infrastruktur-Rohren fuer Stromversorgung, Ballast/Trimm und Netzwerk/BMS.

Die Integration des GeoClimaDesign BLUEMAT-Waermetauschsystems (Kapillarrohrmatten) ermoeglicht eine hocheffiziente Waermeabfuhr aus den GPU-Modulen sowie die gezielte Nutzung der Abwaerme fuer AgroBio-Anwendungen (Aquakultur, Gewaechshaeuser, Algenproduktion).

KerngroesseWert
Container-Frames (Full Scale)9 Container × 45 Module = 405 Module
GPU-Bestueckung20–24 × NVIDIA H200 SXM5 pro Modul (Infra ausgelagert)
GPUs gesamt (Full Scale)8.100–9.720
IT-Last gesamt~22 MW
PUE-Ziel< 1,08 (passiv, ohne BLUEMAT: ~1,05)
Abwaerme verfuegbar~14–18 MW thermisch fuer AgroBio + Fernwaerme
BLUEMAT-Flaeche (RZ)~1.200 m2 (9 Container)
BLUEMAT-Flaeche (AgroBio)~500 m2 (Aquakultur-Becken)
StandortCottbuser Ostsee, 15–25 m Tiefe, Hypolimnion 7–10 °C

2   Container-Frame v2-45

2.1   Rahmenmasse

ParameterWertAnmerkung
Typ40ft ISO High-Cube, offener SonderframeTwistlock-Ecken, ISO-Transport
Aussenmasse (L×B×H)12.192 × 2.438 × 2.896 mmISO 668
Innenmasse (ca.)12.030 × 2.350 × 2.695 mmabzgl. Rahmenstruktur
MaterialS355 Baustahl, feuerverzinktKathodischer Schutz UW
Eigengewicht Frame~5.000 kginkl. Seitenfuehrungen
Gesamtgewicht beladen~36–38 t45 Module + 3 Infra-Rohre

2.2   Modulanordnung (Draufsicht & Querschnitt)

EbeneInhaltHoehe
Etage 1 (unten)15 GPU-Module (3 Spalten × 5 Positionen)0–762 mm
Etage 2 (mitte)15 GPU-Module762–1.524 mm
Etage 3 (oben)15 GPU-Module1.524–2.286 mm
Infrastrukturebene3 Infra-Rohre (PWR + BAL + NET)2.286–2.896 mm (610 mm)

Breitenbelegung: 3 × 762 mm = 2.286 mm, Reserve 152 mm (76 mm/Seite).
Laengenbelegung: 5 × 2.200 mm = 11.000 mm, Servicezone 1.192 mm (Heckbereich).
Wechselrichtung: Seitlicher Auszug ueber die Laengsseite (12.192 mm), integrierte Seitenfuehrungen mit Rollenelemente + Anti-Roll-Nocken.

3   Infrastrukturebene (610 mm)

Die 610 mm Resthoehe oberhalb der GPU-Module wird zur funktionalen Infrastrukturzone. Drei dedizierte Druckrohre nehmen alle Versorgungssysteme auf, die bisher ohne definierten Einbauort waren. Die GPU-Module werden dadurch zu reinen Compute-Einheiten.

PWR — Power Spine (DN350) 355,6 mm OD × 12.192 mm
Vergossener UW-Transformator (20 kV → 400 V DC, ~2,5 MW) • Gleichrichter & Busbar-Verteilung auf 45 Module • Sicherungen & Fernabschaltung pro Modul • LiFePO4-Batteriemodul (UPS, ~30 s Ueberbrueckung)
BAL — Ballast & Pumpen (DN350) 355,6 mm OD × 12.192 mm
Ballastkammern fuer Ab-/Auftauchvorgang • Druckluftsystem (Entleerung beim Auftauchen) • Lenz-/Bilgepumpen (Wassereinbruch) • Trimmventile (Auftriebsneutralitaet) • Fuellstandsmesser & Drucksensoren
NET — Network & BMS (DN300) 323,9 mm OD × 12.192 mm
Frame-Switch (druckgekapselt, 25 Gbit/s pro Port, VXLAN) • Fiber-ODU (90 SM-Fasern fuer 45 Module) • BMS-Controller (SPS, Sensor-Aggregation) • Leckage-Sensorik (90 kapazitive Sensoren) • Out-of-Band IPMI/BMC Management

4   GPU-Compute-Modul (rein Compute)

ParameterWert
Aussendurchmesser (OD)762 mm (DN750 / 30")
Innendurchmesser (ID)738 mm
Wandstaerke12 mm, S355J2H, HSAW Spiralnaht
Laenge gesamt2.200 mm
VerschluesseKloepperboeden DIN 28011 (beidseitig)
GPU-Nutzlaenge (Infra ausgelagert)~1.900–2.000 mm
GPU-Bestueckung20–24 × NVIDIA H200 SXM5 (4 Trays)
IT-Last pro Modul~56 kW (skaliert von 100 kW/5m-Langmodul)
Immersionskuehlung3M Novec 7100 oder ElectroCool, dielektrisch
Anschluesse (Heck-QD)DC-Bus (400 V) + 2× SM Fiber + Kuehlmittel-QD
Gewicht (beladen)~650 kg
Hot-Swap MTTR< 25 min (seitlicher Auszug)
Druckfestigkeit (extern)6 bar (60 m Wassertiefe), SF 3:1

Vorteil: Reines Compute-Modul

Durch die Auslagerung von Trafo, Switch, Batterie und BMS in die Infrastrukturebene wird die GPU-Nutzlaenge von ~1.600 auf ~2.000 mm erhoeht. Ergebnis: 20–24 GPUs statt 16–18 im Kurzmodul. Das Modul hat nur noch 3 Heck-Anschluesse: DC-Power, Fiber, Kuehlmittel.

5   BLUEMAT-Integration: RZ-Kuehlung

GeoClimaDesign BLUEMAT superfast

Kapillarrohrmatten aus Polypropylen (PP), 3,4–4,5 mm AD, korrosionsfrei, druckstabil, 15+ Jahre Lebensdauer. Integration als thermischer Mantel um die 762-mm-Druckkoerper zur sekundaeren Waermeabfuhr.

5.1   Integrationskonzept fuer V2-45

Im V2-45 werden die GPU-Module seitlich ein- und ausgefahren. Die BLUEMAT-Integration muss daher den Modulwechsel nicht behindern. Zwei Ansaetze:

AnsatzBeschreibungBewertung
A: Rahmen-Innenliner BLUEMAT-Matten werden in die Auflageschablonen und Seitenfuehrungen des Frames integriert. Die Matten sind fest im Frame montiert. Module werden eingeschoben und haben Flaechenkontakt mit den BLUEMAT-Matten. Beim Modulwechsel bleibt die Matte im Frame. Bevorzugt
Kein Konflikt mit Hot-Swap. Matte = Frame-Komponente.
B: Modul-Innenliner (Szenario D) BLUEMAT-Matten werden als Innenliner im Druckkoerper verlegt. Kein Biofouling, kein Druckproblem, Stahlwand als sekundaerer Kuehler. Primaerkreislauf Deinoat/Glykol. Parked
Hoechste Effizienz, aber Modul-intern = hoehere Komplexitaet. Ausstehend: Antje Vargas Feedback.

5.2   Thermischer Pfad (Ansatz A: Rahmen-Innenliner)

GPU-Chips 40–75 °C Immersion Novec 25–55 °C Druckkoerper 762 mm Stahlwand 20–45 °C aussen BLUEMAT superfast Matten Deionat 15–18 °C Seewasser 7–10 °C (See) AgroBio 25–35 °C SPLIT
Thermischer Pfad: GPU → Immersion → Stahlwand → BLUEMAT → BLUEBAG-Split → Seewasser / AgroBio

5.3   BLUEMAT-Dimensionierung (RZ-Kuehlung, V2-45)

ParameterWert (pro Container)Wert (9 Container)
GPU-Module45405
Moduloberflaeche (762 mm × 2.200 mm)~5,26 m2/Modul~2.130 m2
BLUEMAT-Kontaktflaeche (~60 % Abdeckung)~142 m2~1.278 m2
Waermeabgabe pro Modul~56 kW
Waermeabgabe gesamt~2,5 MW~22 MW
BLUEMAT-Typsuperfast (PP, 3,4–4,5 mm AD, Aufbauhoehe < 3 mm)
BLUEBAG Systemtrennung1 pro Container9 Stationen
SUNBOX PCM-Speicher3–5 Einheiten (Lastspitzen)

6   BLUEMAT-Integration: AgroBio

ParameterWert
BLUEMAT-Typpowersave (PP, Fussbodenheizung fuer Becken)
AnwendungBodenflaechenheizung in Aquakultur-Becken (Spirulina, Fische, Aquaponik)
Zieltemperatur25–35 °C (Spirulina-Optimum: 30–35 °C)
WaermequelleBLUEMAT-Ruecklauf aus RZ-Kuehlung (25–45 °C)
BLUEMAT-Flaeche~500 m2 (200–400 t/a Aquakultur)
Kein externer Heizbedarf100 % Abwaerme-gespeist, ganzjaehrig 8.760 h/a

AgroBio-Ertragspotenzial (Vollausbau)

SpartePilotVollausbau
Spirulina (@ 25 EUR/kg)0,5–1,0 Mio EUR/a2,8–5,6 Mio EUR/a
Microgreens/Kraeuter0,4–0,9 Mio EUR/a1,5–3,5 Mio EUR/a
Fisch (Zander/Wels)0,4–0,8 Mio EUR/a2,0–4,0 Mio EUR/a
AgroBio gesamt1,3–2,7 Mio EUR/a6,3–13,1 Mio EUR/a

7   Thermische Kaskade (mit BLUEMAT)

StufeTemperaturQuelleAbnehmer
Primaer 25–55 °C Immersions-Dielektrikum → Modulwand → BLUEMAT superfast AgroBio (Aquakultur, Gewaechshaus)
Sekundaer 45–60 °C Direct Liquid Cooling (DLC) Ruecklauf Industrielle Prozesswaerme
Tertiaer 65–80 °C Waermepumpe (COP 4–5) Fernwaermenetz (Hochtemperatur)
Senke 7–10 °C Cottbuser Ostsee Hypolimnion Kuehlsenke / Waermequelle WP

BLUEBAG-Systemtrennung zwischen Primaerkreislauf (geschlossen, Deionat/Glykol) und Sekundaerkreislauf (offen, Seewasser + AgroBio). Keine Kreuzkontamination.

SUNBOX PCM-Speicher (3–5 Einheiten) puffern GPU-Lastspitzen und ermoeglichen gleichmaessige Waermelieferung an AgroBio unabhaengig von IT-Auslastung.

8   Energieversorgung

KomponenteSpezifikation
Netzanschluss110/20 kV, 25+ MW (UW Jaenschwalde / UW Schwarze Pumpe)
OBZ-Trafo110 kV → 20 kV, 25 MW Nennleistung
Seekabel20 kV HVAC, je ~2,5 MW pro Strang, max. 500 m
Power Spine (pro Container)DN350: Vergossener UW-Trafo 20 kV → 400 V DC, ~2,5 MW
Modul-Einspeisung400 V DC Bus via Heck-QD-Konnektor
USV / UPSLiFePO4 im Power Spine, ~30 s geordnetes Shutdown
Notstrom (landseitig)2 × 2,5 MW Diesel-NEA, < 15 s Startzeit, 72 h Treibstoff

9   Ballast- & Tauchsystem

Das BAL-Rohr (DN350) in der Infrastrukturebene loest das bisher undetaillierte Problem der kontrollierten Ab- und Auftauchvorgaenge. Alle Ballast- und Trimm-Komponenten sind in einem dedizierten Druckrohr zentralisiert:

10   Netzwerk & BMS

KomponenteSpezifikationEinbauort
Frame-SwitchDruckgekapselt, 25 Gbit/s pro Port, 45 Ports, VXLAN/EVPNNET-Rohr (DN300)
Fiber-ODU90 SM-Fasern (2× pro Modul), MacArtney SubConn FONET-Rohr
Core-Switches (landseitig)2× redundant, 100 Gbit/s pro PortOBZ Serverraum
BMS-ControllerSPS/PLC, 10 Hz Abtastrate, EN 50600NET-Rohr
Sensorik pro Container90 Leckage + 45 Temperatur + 45 Druck + 9 StroemungModule + NET-Rohr
Backbone (OBZ → See)Redundante Glasfaser, 100 GbE, SCADASeekabel
Latenz (Cottbus → DE-CIX)~11 ms RTT (via Berlin), ~10 ms (via Dresden)Fernverbindung

11   Kuehlkreislauf

KreislaufMediumTemperaturFunktion
Primaer (geschlossen) 3M Novec 7100 (Immersion) 25–55 °C GPU-Direktkuehlung im Modul
Sekundaer (geschlossen) Deionat/Glykol (BLUEMAT) 15–18 °C VL / 25–40 °C RL BLUEMAT-Matten um Module, Waermetransport
Tertiaer (offen) Seewasser 7–10 °C Zulauf Endkuehlung via BLUEBAG-Systemtrennung
AgroBio-Abzweig Aufbereitetes Seewasser 25–35 °C BLUEMAT powersave in Aquakultur-Becken

PUE-Berechnung (22 MW IT-Last):

KomponenteLeistung% IT-Last
IT-Last (GPU + Host + Network)22.000 kWBasis
Seewasser-Umwaelzpumpen~500 kW2,3 %
BLUEMAT-Kreislaufpumpen~150 kW0,7 %
BMS/Sensorik/Steuerung~100 kW0,5 %
OBZ Eigenverbrauch~50 kW0,2 %
Kabel- & Trafoverluste~500 kW2,3 %
PUE = 23.300 / 22.0001,059< 1,06

12   Skalierung & Phasenplan

PhaseContainerModuleGPUs (@ 24)IT-LastZeitraum
Phase I — Pilot 2 90 2.160 ~5 MW 2027–2028
Phase II — Expansion 5 225 5.400 ~12,5 MW 2028–2030
Phase III — Full Scale 9 405 9.720 ~22 MW 2030–2032
Phase III+ — Erweiterung 10 450 10.800 ~25 MW optional

13   Wirtschaftlichkeit (Vollausbau)

13.1   BLUEMAT-Investition

PositionMengeCAPEX
BLUEMAT superfast (RZ-Kuehlung)~1.280 m2128.000 EUR
BLUEMAT powersave (AgroBio)~500 m250.000 EUR
BLUEBAG Systemtrennung9 Stationen45.000 EUR
SUNBOX PCM-Speicher3–5 Einheiten75.000 EUR
Montage & Engineering100.000 EUR
BLUEMAT Gesamtinvestition~400.000 EUR
ROI< 2 Jahre (vermiedene Heizkosten AgroBio: 150–250k EUR/a)

13.2   Gesamterloese (Vollausbau, p.a.)

ErloesquelleUmsatz p.a.Anteil
KI-Colocation (4 Spartencluster)49–68 Mio EUR~67 %
AgroBio (Spirulina, Gewaechshaus, Fisch)6–13 Mio EUR~10 %
Kreislaufwirtschaft (GPU-Recycling, Stahl, Novec, Batterie)5–7 Mio EUR~7 %
Fernwaerme4–6 Mio EUR~6 %
FuE / Academy3–5 Mio EUR~5 %
Gesamterloese68–94 Mio EUR/a

14   Referenztabelle: V2-45 Gesamtarchitektur

ACuDC v2-45 mit BLUEMAT (Referenz ab April 2026)
Architektur-Versionv2-45 (ersetzt v0: 39×10, v1: 26×15, v2-60: 7×60)
Container-Frame40ft ISO HC (12.192×2.438×2.896 mm), offener Sonderframe
GPU-Module / Container3 Spalten × 5 Positionen × 3 Etagen = 45 Module
Infrastrukturebene610 mm: PWR (DN350) + BAL (DN350) + NET (DN300)
Modul-Spezifikation762 mm OD, 738 mm ID, 12 mm S355J2H, 2.200 mm, Kloepperboeden
GPU / Modul20–24 × NVIDIA H200 SXM5 (reines Compute-Modul)
Full Scale9 Container, 405 Module, 8.100–9.720 GPUs, ~22 MW
BLUEMAT RZ~1.280 m2 superfast (Rahmen-Innenliner um 762 mm Module)
BLUEMAT AgroBio~500 m2 powersave (Becken-Fussbodenheizung)
BLUEBAG9 Stationen (Systemtrennung Primaer/Sekundaer)
PUE< 1,06 (Seewasser + BLUEMAT passiv)
StandortCottbuser Ostsee, 15–25 m, Hypolimnion 7–10 °C
Hot-Swap MTTR< 25 min, seitlicher Auszug, integrierte Seitenfuehrung
Erloese (Vollausbau)68–94 Mio EUR/a (KI 67 %, AgroBio 10 %, Kreislaufwirtschaft 7 %, Fernwaerme 6 %, FuE 5 %)
BLUEMAT CAPEX~400.000 EUR, ROI < 2 Jahre