Dezentrale Energie für Rechenzentren

Rechenzentren suchen nach Alternativen zum konventionellen Stromnetz, um die Energieversorgung für fortschrittliche Künstliche Intelligenz (KI) sicherzustellen. Trotz neuer erneuerbarer Energiequellen erschwert die bestehende Netzinfrastruktur die Bewältigung des stark wachsenden Energiebedarfs in verschiedenen Sektoren. Insbesondere Rechenzentren treiben den Anstieg des Stromverbrauchs erheblich voran.

Das Netz kann die erforderliche Skalierung und Geschwindigkeit dieser Expansion nicht unterstützen. Allein die Genehmigung und Integration neuer großflächiger Netzausbauprojekte kann bis zu einem Jahrzehnt dauern. Anstatt auf diese Entwicklungen zu warten, setzen Technologieunternehmen auf Lösungen, die Energieerzeugung und Hyperscale-Rechenzentren parallel vorantreiben.

Dieser Ansatz wird sich voraussichtlich nicht nur als Übergangslösung erweisen, sondern auch neue Innovations- und Expansionsmöglichkeiten schaffen – insbesondere für Technologien, die ein flexibleres Netz der Zukunft unterstützen können. Dafür ist jedoch eine enge Zusammenarbeit von Ingenieuren aus verschiedenen Fachbereichen notwendig – von der Stromversorgung über Datenarchitektur bis hin zu Leistungsüberwachung und Cybersicherheit.

Die schiere Nachfrage nach neuer Energie bedeutet, dass Co-Location-Projekte wahrscheinlich nicht ausschließlich nur eine einzige Stromquelle nutzen werden. Solange es möglich ist, eine Erzeugungs- oder Speichereinrichtung vor Ort zu errichten, ist jede wirtschaftliche Energiequelle geeignet. Solarenergie und Batteriespeicher werden voraussichtlich stark an Bedeutung gewinnen, ebenso wie Turbinen, die mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden können, darunter Erdgas und andere traditionelle fossile Brennstoffe. Generell gilt: Je leichter eine bestimmte Energiequelle verfügbar ist, desto größer ist das Potenzial für wirtschaftliche Effizienz einer vor Ort betriebenen Energieerzeugung. Staatliche Maßnahmen wie der U.S. Inflation Reduction Act, der Europäische Green Deal und Chinas Vorgaben zur KI-Energieeffizienz werden ebenfalls maßgeblich beeinflussen, wie und wo angrenzende Projekte realisiert werden.

Dieser Trend entsteht teilweise, weil für die meisten Herausforderungen bei der Bereitstellung von Energie vor Ort praktikable Lösungen existieren. Der Hauptunterschied zwischen Colocation-Projekten für ein KI-zentriertes Rechenzentrum und anderen industriellen Nutzern liegt in der Regel auf einem stärkeren Fokus auf Redundanzen in der Stromversorgung. Das gewünschte Maß an Redundanz erfordert erheblich mehr Schaltanlagen als vergleichbare Projekte – typischerweise das Dreifache.

Betreiber von Rechenzentren sind jedoch nicht zwangsläufig auf Standardkomponenten angewiesen. In einigen Fällen entwickeln diese neuen Akteure in der Energieerzeugung eigene Spezifikationen, die zu besseren Ergebnisse führen können. Beispielsweise kann eine verkleinerte Bauweise von Schaltanlagen ermöglichen, mehr Einheiten in einem einzigen Schaltschrank unterzubringen. Die Integration von dreimal so vielen Schaltanlagen ermöglicht erhebliche Einsparungen beim Platzbedarf.

Die Ingenieure von TE Connectivity haben einen kompakten Winkelstecker entwickelt, der genau diese Art von Effizienz ermöglicht. Auch wenn es wie eine kleine Veränderung erscheinen mag, dauerte die Produktentwicklung mehrere Jahre und erforderte spezialisiertes Fertigungsengineering sowie neue Gussformen zur Produktion.

Angesichts des Wandels in der Branche erfordert die Entwicklung von Innovationen zur Beschleunigung von Projekten für Colocation-Rechenzentren eine sehr enge Zusammenarbeit. Für TE bedeutet dies eine eher beratende Rolle gegenüber dem traditionellen Anbietermodell einzunehmen. Die verstärkte Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren und Technikern ermöglicht es den Teams, zukünftige Entwicklungen frühzeitig zu erkennen und Innovationen proaktiv an veränderte Anforderungen anzupassen.

Mit der Entwicklung von Erzeugungsanlagen vor Ort könnte sich die Art und Weise, wie Rechenzentren an ihre Stromversorgung anschließen, weiter ändern. Die Umstellung auf eine Stromversorgung mit höherer Spannung bietet Potenzial für mehr Effizienz, da Rechenzentren den erzeugten Strom mit geringeren Verlusten, weniger Komponenten, geringerem Stromfluss und reduzierter Wärmeentwicklung übertragen könnten. Onshore-Wind- und Solaranlagen haben bereits damit begonnen, vermehrt auf Höchstspannungsverbindungen umzusteigen.

Doch je mehr Strom durch ein Bauteil fließt, desto schwieriger ist es, das System innerhalb der erforderlichen Sicherheitsspezifikationen zu halten. Die Bewältigung dieser anspruchsvollen technischen Herausforderungen führt in der Regel zu höheren Kosten für Komponenten. Betreiber von Rechenzentren werden die Unterstützung vertrauenswürdiger Ingenieure benötigen, um die verfügbaren Optionen zu verstehen und die potenziellen Kosten höherer Spannungskomponenten im gesamten System gegen die langfristigen Effizienzgewinne abzuwägen. Diese Zusammenarbeit wird den Betreibern letztendlich helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen, die den spezifischen Anforderungen der Energiequelle und des Standorts ihres Projekts gerecht werden.

Der Austausch von Ingenieuren aus verschiedenen Industriebereichen kann die Entwicklung in einem dynamischen Umfeld fördern. Da wir über umfangreiche Erfahrung mit den in Rechenzentren verwendeten Systemen verfügen, haben Ingenieure die Möglichkeit, nach Wegen zu suchen, um deren Zusammenspiel effizienter zu gestalten. Insbesondere fortschrittliche Überwachungssysteme könnten Informationen aus dem lokalen Smart Grid sowie die Spannungs- und Stromwerte am Ende jeder Reihe im Rechenzentrum zusammenführen, um die Zuverlässigkeit der gesamten Anlage zu verbessern.

Colocation-Rechenzentren sind abhängig von ihrer Umgebung Angesichts der Notwendigkeit, die Netzübertragung so zu verbessern, dass sie eine wesentlich höhere Stromnachfrage bewältigen kann, könnte ein solches Projekt mehrere Jahrzehnte in Anspruch nehmen. Die exakte Struktur des künftigen Stromnetzes ist noch unklar, aber die Stromerzeugung aus diversifizierten Energiequellen wird Teil der Lösung sein. In dem Maße, in dem benachbarte Projekte in Bereichen wie Batteriespeicherung oder der Kernenergie aus kleinen modularen Reaktoren weitere Fortschritte erzielen, könnten sie zur Verbesserung der Gesamtversorgung beitragen.

Dezentrale Lösungen werden auch dazu beitragen, Zeit für zusätzliche Innovationen zu gewinnen, die zur Lösung größerer Übertragungsprobleme erforderlich sind. Selbst wenn die Netzbetreiber in der Lage sind, mit der steigenden Stromnachfrage Schritt zu halten, werden Colocation-Anlagen in einem stark ausgebauten Netz wahrscheinlich weiterhin eine wertvolle, dringend benötigte redundante Versorgungseinheit darstellen.