Immersion Cooling: Flüssigkeitskühlung für Bitcoin-Miner

Immersion Cooling (Tauchkühlung) ist ein Flüssigkeitskühlverfahren, bei dem elektronische Hardware in eine Flüssigkeit getaucht wird, die zwar Wärme, aber keinen Strom leitet – so transportiert die Flüssigkeit die Wärme ab, nicht Lüfter. Beim Bitcoin-Mining sind Immersion Cooling und Hydro-Kühlung die beiden flüssigkeitsbasierten Alternativen zur Luftkühlung. Hydro-Kühlung, auch Wasserkühlung genannt, leitet Kühlmittel durch die Maschine, anstatt sie vollständig einzutauchen.

Warum brauchen Bitcoin-Miner überhaupt Kühlung?

Nahezu der gesamte Strom, den eine Bitcoin-Mining-Maschine verbraucht, wird letztlich zu Wärme, weshalb die Maschine ein Kühlsystem braucht, das diese Wärme kontinuierlich abführt, solange sie läuft. Ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) ist ein Chip, der für genau eine Aufgabe entwickelt wurde und nicht für allgemeine Rechenzwecke. Bitcoin-Mining-Maschinen basieren auf ASICs, die speziell für die Hash-Berechnungen entwickelt wurden, die das Bitcoin-Mining erfordert.

In einer luftgekühlten Bitcoin-Mining-Maschine ziehen Lüfter Raumluft über die Hashboards und blasen die erwärmte Luft wieder aus der Maschine heraus. Ein Hashboard ist eine Leiterplatte, auf der die ASIC-Chips der Maschine sitzen.

Bitmains Antminer S21 XP, ein luftgekühltes Modell, zeigt, wovon Luftkühlung abhängt. Stand Oktober 2026 gibt Bitmain für den S21 XP eine Leistungsaufnahme von 3.645 W bei einer Zuluft-Temperatur von 25 °C an, also der Temperatur der in die Maschine einströmenden Luft.

Luftkühlung bringt zudem Lärm mit sich. Stand Oktober 2026 gibt Bitmain für den Antminer S21 XP bei maximaler Lüfterdrehzahl 76 Dezibel (dBA) an – ein Wert, der überall dort relevant ist, wo Menschen in der Nähe der Maschinen leben oder arbeiten.

Wie funktioniert Immersion Cooling beim Bitcoin-Mining?

Beim Immersion Cooling im Bitcoin-Mining wird die gesamte Maschine in einen Tank mit dielektrischer Flüssigkeit getaucht. Eine dielektrische Flüssigkeit leitet Wärme, aber keinen Strom. Da die Flüssigkeit keinen Strom leitet, können stromführende Leiterplatten darin liegen, ohne einen Kurzschluss zu verursachen.

In einem Immersion-System nimmt die dielektrische Flüssigkeit die Wärme direkt von den Chips und Leiterplatten auf und strömt anschließend durch einen Wärmetauscher. Ein Wärmetauscher ist eine Vorrichtung, die Wärme von einer Flüssigkeit auf eine andere überträgt. Hier gibt er die Wärme an einen separaten Wasserkreislauf ab, der die Wärme über Rückkühler oder Kühltürme an die Umgebung abgibt.

Ein Rückkühler ist ein Gerät, das das Wasser in einem Kühlkreislauf mithilfe der Umgebungsluft kühlt. Auch ein Kühlturm kühlt einen Wasserkreislauf mit Umgebungsluft, wobei manche Bauarten dabei Wasser verbrauchen.

Immersion Cooling gibt es in zwei Varianten. Bei der Einphasen-Immersion bleibt die Flüssigkeit flüssig und wird gepumpt oder zirkuliert auf natürliche Weise zu einem Wärmetauscher. Einphasen-Flüssigkeiten sind ölbasierte, synthetische oder kohlenwasserstoffbasierte Flüssigkeiten.

Bei der Zweiphasen-Immersion siedet eine spezielle fluorchemische Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt an den heißen Bauteilen. Der entstehende Dampf kondensiert an wassergekühlten Spulen am oberen Rand eines versiegelten Tanks und tropft zurück in die Flüssigkeit. Einphasen-Tanks sind dagegen offen oder nur leicht verschlossen, was sie wartungsfreundlicher macht als die versiegelten Tanks von Zweiphasen-Systemen.

Manche Bitcoin-Mining-Maschinen sind von vornherein für die Immersion ausgelegt. Bitmains Spezifikationsseite für den Antminer S21 Imm., zuletzt aktualisiert im September 2024, bewertet das Modell anhand der Temperatur des einströmenden Öls (30 °C) statt anhand der Zuluft.

Wie funktioniert Hydro-Kühlung bei einem Bitcoin-Miner?

Hydro-Kühlung, auch Wasserkühlung genannt, leitet ein flüssiges Kühlmittel durch eine Bitcoin-Mining-Maschine, anstatt die Maschine einzutauchen. Das Kühlmittel tritt über einen Einlassanschluss ein, nimmt die Wärme der Maschine auf und verlässt sie über einen Auslassanschluss. Ein Kreislauf führt das erwärmte Kühlmittel dann zu einem externen Rückkühler oder Kühlturm, der die Wärme abführt, bevor das Kühlmittel zur Maschine zurückkehrt.

Ein hydrogekühlter ASIC stellt strenge Anforderungen an sein Kühlmittel. Stand Oktober 2026 gibt Bitmains Spezifikationsseite an, dass der Antminer S21 XP Hyd Frostschutzmittel, deionisiertes Wasser oder reines Wasser verwendet. Das einströmende Kühlmittel muss eine Temperatur von 20-50 °C haben, und der Miner startet nicht unter 20 °C. Der Kreislauf muss 8,0-10,0 Liter pro Minute bei einem Druck von höchstens 3,5 bar liefern.

Bei der Hydro-Kühlung kommt es nicht nur auf die Temperatur, sondern auch auf die Wasserqualität an. Stand Oktober 2026 verlangt Bitmain für das Kühlmittel des S21 XP Hyd einen pH-Wert von 8,5-9,5, also leicht alkalisch. Bitmain begrenzt zudem die Leitfähigkeit des Kühlmittels, ein Maß dafür, wie leicht eine Flüssigkeit Strom leitet. Beim ersten Betrieb sollte der Wert unter 20 Mikrosiemens pro Zentimeter liegen, und das Kühlmittel muss ausgetauscht werden, sobald er 100 Mikrosiemens pro Zentimeter erreicht.

Ein Hydro-Kreislauf hängt dennoch von der Umgebungslufttemperatur ab, da ein Rückkühler diese Luft zum Kühlen des Wassers nutzt. Stand Oktober 2026 gibt Bitmains Spezifikation für den S21 XP Hyd an, dass der Rückkühler 35 °C warmes Wasser nur liefern kann, wenn die Umgebungsluft bei 30 °C oder darunter liegt. Wärmere Luft ist nur mit wärmerem Wasser zulässig, bis zu 45 °C Luft bei 50 °C Wasser.

Das „Hyd“ in einem Modellnamen wie Antminer S21 XP Hyd steht für Hydro-Kühlung. In Nachrichten rund ums Bitcoin-Mining meint „Hydro“ dagegen oft Wasserkraft, also die Stromquelle eines Standorts – nicht die Art, wie dessen Maschinen gekühlt werden.

Was ändert sich im Datenblatt bei Hydro-Kühlung?

Die Hashrate gibt an, wie viele Hash-Berechnungen eine Maschine pro Sekunde durchführt, und Bitcoin-Mining-Maschinen werden in Terahashes pro Sekunde (TH/s) angegeben. Die Effizienz, angegeben in Watt pro TH/s (W/TH), beschreibt die Leistungsaufnahme einer Maschine je TH/s Hashrate – ein niedrigerer Wert ist besser. Ist TH/s die PS-Zahl einer Maschine, ist W/TH ihr Kraftstoffverbrauch.

Eine luftgekühlte Maschine und ihr hydrogekühltes Gegenstück zeigen, was der Kühlungswechsel auf dem Papier bewirkt. Die folgende Tabelle basiert auf Bitmains Spezifikationsseiten für den Antminer S21 XP und den Antminer S21 XP Hyd, Stand Oktober 2026. Bitmain gibt alle diese Werte als typische Werte an, mit einer Toleranz von plus/minus 3 % bei der Hashrate und plus/minus 5 % bei Leistung und Effizienz.

Modell	Kühlung	Hashrate (TH/s)	Leistung (W)	Effizienz (W/TH)	Gemessen bei
Antminer S21 XP	Luft	270	3.645	13,5	25 °C Zuluft
Antminer S21 XP Hyd	Hydro	473	5.676	12,0	35 °C Zulaufwasser

Beim S21 XP Hyd ergeben 5.676 W geteilt durch 473 TH/s einen Wert von 12,0 W/TH, beim S21 XP ergeben 3.645 W geteilt durch 270 TH/s einen Wert von 13,5 W/TH. Hersteller geben die Effizienz in Joule pro Terahash (J/TH) an, was derselben Zahl entspricht, da ein Watt gleich einem Joule pro Sekunde ist.

Der S21 XP Hyd liefert etwa das 1,75-Fache der Hashrate des luftgekühlten S21 XP und verbraucht dabei etwa das 1,56-Fache der Leistung, bei einem rund 11 % niedrigeren W/TH-Wert. Der S21 XP und der S21 XP Hyd werden unter unterschiedlichen Bedingungen bewertet. Bitmain bewertet den S21 XP bei 25 °C Zuluft und den S21 XP Hyd bei 35 °C, was laut einer Fußnote auf der Spezifikationsseite des S21 XP Hyd die Zulaufwassertemperatur ist.

Bitmains ANTSPACE HW5 ist ein Container, der 210 hydrogekühlte Miner der Serien S19 Hyd. und S21 Hyd. aufnimmt. Auf der im Mai 2026 aktualisierten HW5-Spezifikationsseite wird der eigene Stromverbrauch des Kühlturms von 15-29 Kilowatt (kW) separat von den Minern aufgeführt. Die Kühlanlage verbraucht also zusätzlich zur angegebenen Leistung der Miner Strom, was bedeutet, dass die Angaben des S21 XP Hyd von 5.676 W und 12,0 W/TH nur die Maschine selbst betreffen.

Warum setzen Bitcoin-Mining-Standorte auf Flüssigkeitskühlung?

Trane, ein Hersteller von Kühltechnik, nennt mehrere Gründe für den Einsatz von Immersion Cooling. Immersion Cooling eignet sich für Hochdichte-Lasten, also viel Rechenleistung auf engem Raum.

Immersion Cooling benötigt laut Trane außerdem weniger Lüfter und weniger Ausrüstung zur Luftbewegung, sodass ein kleinerer Anteil des Stroms eines Standorts für Nebenkosten wie Kühlung aufgewendet wird. Ohne Lüfter laufen die Maschinen zudem leiser.

Trane ergänzt, dass die Flüssigkeit die Hardware vor Staub, Feuchtigkeit und Sauerstoff schützt. Das sind Angaben eines Anbieters, und Tranes Beschreibung geht nicht auf Kosten oder Nachteile ein.

Die Abwärme von Bitcoin-Mining-Maschinen lässt sich weiterverwenden, statt sie einfach an die Luft abzugeben. Trane weist darauf hin, dass das aus einer Immersion-Anlage zurückfließende warme Wasser sich für die Wärmerückgewinnung eignet. Eine Anwendung ist Fernwärme, bei der ein Netz Gebäude aus einer gemeinsamen Quelle mit Wärme versorgt.

Im Juli 2025 beschrieb das Bitcoin-Mining-Unternehmen MARA zwei seiner Bitcoin-Mining-Standorte im Westen Finnlands, in Satakunta und Seinäjoki. Laut MARA speisen beide Standorte Fernwärmenetze. MARA schreibt, dass Bitcoin-Miner „zunehmend Flüssigkeitskühlung nutzen“, doch die Beschreibung macht keine Angaben dazu, wie die Maschinen an den beiden finnischen Standorten gekühlt werden.

Was erfordert Flüssigkeitskühlung?

Flüssigkeitskühlung ist kein kostenloses Upgrade, denn die Maschine ist nur ein Teil des Systems. Ein Immersion-Standort benötigt Tanks, dielektrische Flüssigkeit, Wärmetauscher sowie Rückkühler oder Kühltürme. Der Trocken-Nass-Kühlturm des Bitmain-ANTSPACE-HW5-Containers verbraucht laut der im Mai 2026 aktualisierten Spezifikationsseite außerdem 0,7-1,3 Kubikmeter Wasser pro Stunde.

Für jemanden, der zu Hause oder in kleinem Maßstab Bitcoin mint, ist Luftkühlung in der Regel die realistische Wahl. Stand Oktober 2026 verlangt Bitmains Spezifikation für den luftgekühlten S21 XP eine Stromversorgung mit 220-277 V und Raumluft. Der S21 XP Hyd benötigt dagegen eine Versorgung mit 380-415 V, einen Kühlmittelkreislauf sowie einen externen Rückkühler oder Kühlturm.

Ein „Hyd“ oder „Imm.“ im Modellnamen zeigt an, dass die Maschine Hydro- oder Immersion-Kühlung nutzt und eine dafür ausgelegte Kühlanlage benötigt. Das Datenblatt verrät dabei, mit welchem Kühlmittel, welchen Temperaturen und welcher Leistung die Maschine bewertet wurde.