Herr Stammberger, die ODCA beteiligt sich im September als Aussteller an der Messe Data Centre World in Singapur. Warum ist die Gleichstromtechnik interessant für die Betreiber von Daten- und Rechenzentren? Welche Entwicklungen treiben diesen Trend?
Hartwig Stammberger: Die Anforderungen an moderne Rechenzentren verändern sich derzeit grundlegend. Besonders KI-Anwendungen, High-Performance-Computing und Cloud-Services führen zu einer starken Zunahme des Energiebedarfs. Gleichzeitig steigt die Leistungsdichte in den IT-Racks kontinuierlich an. Auf immer kleinerem Raum müssen immer größere Leistungen sicher und effizient bereitgestellt werden. Genau hier stößt die klassische Wechselstromversorgung zunehmend an ihre Grenzen. Gleichstromarchitekturen ermöglichen eine effizientere Verteilung hoher Leistungen und bieten Vorteile bei der Skalierung zukünftiger Leistungsdichten – schon weil Gleichstrom nur zwei Leiter für Bereitstellung konstanter Leistung braucht gegenüber drei Leitern in AC-Systemen. Ein Beispiel: für die Versorgung eines 100kW IT-Racks braucht es bei 800V DC 46 Prozent weniger Kupfer für die Kabel bei 30 Prozent niedrigeren Energieverlusten gegenüber der heute üblichen Drehstromverteilung mit 400V AC. Die meisten Komponenten im Rechenzentrum arbeiten intern ohnehin mit Gleichstrom, sodass sich unnötige Umwandlungsstufen vermeiden lassen. Das reduziert Verluste, vereinfacht die Energieversorgung und schafft mehr Platz für die eigentliche IT-Infrastruktur.
Welche konkreten Vorteile bietet eine Gleichstromversorgung gegenüber klassischen Wechselstromnetzen hinsichtlich Energieeffizienz, Umwandlungsverlusten und Betriebskosten?
Der größte Vorteil liegt in der deutlich einfacheren Energiekette. In herkömmlichen Wechselstromsystemen wird Energie häufig mehrfach zwischen AC und DC umgewandelt, bevor sie die IT-Hardware erreicht. Jede dieser Umwandlungen verursacht Verluste und erzeugt Wärme. Eine DC-Infrastruktur reduziert die Zahl der Wandlungsschritte erheblich. Dadurch sinken die Energieverluste und der Kühlbedarf. Darüber hinaus werden weniger Komponenten benötigt, was Installations-, Wartungs- und Betriebskosten senkt. Verschiedene Pilotprojekte und Studien zeigen Effizienzsteigerungen bis zu mehr als zehn Prozent, abhängig von der jeweiligen Architektur.
Beim Einsatz von DC z.B. in der Fertigungsautomatisierung ist es bisher so, dass es noch nicht so viele Verbraucher (sprich Maschinen) gibt, die auf Gleichstromtechnik basieren. Ist dies im Bereich Rechenzentren anders?
Tatsächlich basieren bereits heute deutlich mehr Verbraucher auf Gleichstrom, als man auf den ersten Blick vermuten würde. Auch in der industriellen Fertigung verfügen viele Maschinen mit drehzahlvariablen Antrieben über einen Gleichstromzwischenkreis. Die direkte Versorgung aus einem DC-Netz erfolgt jedoch bisher nur selten, weshalb das Potenzial häufig ungenutzt bleibt. Im Rechenzentrum ist die Situation deutlich günstiger. Server, Speicher, Netzwerktechnik und insbesondere moderne GPU-Systeme arbeiten intern bereits mit Gleichstrom. Die Versorgung über eine DC-Infrastruktur passt daher sehr gut zur bestehenden Architektur der Verbraucher. Im Gegensatz zu vielen Anwendungen in der Industrie ist die direkte Nutzung von Gleichstrom hier technisch deutlich naheliegender. Genau deshalb beobachten wir aktuell ein stark wachsendes Interesse von Hyperscalern, Technologieunternehmen und Initiativen wie der Open Compute Project Foundation OCP an DC-Architekturen.
Rechenzentren setzen zunehmend auf Batteriespeicher, Photovoltaik und andere dezentrale Energiequellen. Welche Rolle spielt die Gleichstromtechnik bei der Integration dieser Systeme?
Eine zentrale Rolle. Batteriespeicher und Photovoltaikanlagen arbeiten naturgemäß mit Gleichstrom. In klassischen AC-Infrastrukturen sind zusätzliche Umrichter notwendig, um diese Energiequellen einzubinden. In einem DC-System können erneuerbare Energien und Speicher deutlich direkter integriert werden. Das vereinfacht die Architektur und verbessert die Möglichkeiten für Lastmanagement, Eigenverbrauch und Notstromversorgung. Gerade vor dem Hintergrund steigender Anforderungen an Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit wird dies zunehmend attraktiv.
KI-Anwendungen und High-Performance-Computing erhöhen den Leistungsbedarf moderner Rechenzentren erheblich. Welche Vorteile bietet eine DC-Infrastruktur bei der Versorgung dieser leistungsintensiven IT-Systeme?
KI verändert aktuell die Dimensionen von Rechenzentren. Zum einen steigt der gesamte Leistungsbedarf der Rechenzentren massiv an. Zum anderen nimmt auch die Leistungsdichte innerhalb einzelner Racks erheblich zu. Wo früher vielleicht 10 oder 20 Kilowatt pro Rack üblich waren, sprechen wir heute teilweise über mehrere hundert Kilowatt und künftig sogar Megawatt-Racks. Je höher sowohl Leistungsbedarf als auch Leistungsdichte werden, desto wichtiger wird eine möglichst verlustarme Energieverteilung. DC-Systeme ermöglichen eine kompaktere und effizientere Stromversorgung der IT. Gleichzeitig werden neue Architekturen wie ±400V DC oder 800V DC vorbereitet, um die hohen Leistungen effizient bis an die Server heranzuführen. Die aktuelle Entwicklung im KI-Markt ist deshalb einer der stärksten Treiber für Gleichstrom im Rechenzentrum.
Welche technischen oder organisatorischen Herausforderungen müssen Betreiber beim Umstieg auf eine Gleichstrom-Infrastruktur bewältigen, und wie lassen sich diese in der Praxis lösen?
Die wichtigsten Herausforderungen betreffen weniger die Technik als die Einführung neuer Konzepte. Betreiber benötigen geeignete Standards, geschultes Personal und Erfahrungen aus realen Projekten. Die gute Nachricht ist, dass heute bereits anwendungsgerechte Komponenten für das Schalten, Schützen, Messen und Absichern verfügbar sind. Zudem arbeiten internationale Organisationen wie ODCA, OCP und zahlreiche Industriepartner an gemeinsamen Architekturen und Referenzdesigns. Dadurch wird die Umsetzung für Betreiber zunehmend einfacher und risikoärmer.
Raten Sie Betreibern von Rechenzentren auch zu einer Umrüstung bestehender Einrichtungen auf Gleichstromtechnik, oder ist dies mit zu viel Aufwand verbunden?
Das hängt stark vom Einzelfall ab. Eine komplette Umrüstung eines bestehenden Rechenzentrums ist nicht immer wirtschaftlich sinnvoll. Besonders interessant wird Gleichstrom bei Neubauten, Erweiterungen oder größeren Modernisierungszyklen, beispielsweise wenn die Stromversorgung ohnehin erneuert wird oder neue KI-Kapazitäten aufgebaut werden. In solchen Situationen kann DC von Anfang an in das Gesamtdesign integriert werden und sein Potenzial am besten entfalten.
Wie schätzen Sie die Zukunft der Gleichstromtechnik im Rechenzentrum ein? Wird sie sich als Standard für neue Data Center etablieren oder eher eine Lösung für spezielle Anwendungen bleiben?
Ja, ich bin überzeugt, dass Gleichstrom zum Standard für Rechenzentrumsarchitekturen werden wird. Die Anforderungen durch KI, steigende Leistungsdichten und die zunehmende Integration von Batterie- und kapazitiven Speichern und erneuerbaren Energien sprechen klar für DC-basierte Infrastrukturen. Hinzu kommen regulatorische Anforderungen. Betreiber müssen ihre Rechenzentren möglichst CO2-neutral betreiben und gleichzeitig höchste Anforderungen an Verfügbarkeit und Versorgungssicherheit erfüllen. Gleichstrom bietet hier Vorteile, da Batteriespeicher und erneuerbare Energiequellen direkt integriert werden können und das System insgesamt flexibler auf Netzanforderungen reagieren kann. Aus meiner Sicht wird DC deshalb langfristig nicht nur eine Speziallösung bleiben, sondern sich insbesondere bei neuen, leistungsintensiven Rechenzentren als bevorzugte Architektur etablieren.
Über Rechenzentren hinaus: Für welche weiteren Anwendungen sind Gleichstrom-Infrastrukturen geeignet?
Rechenzentren sind nur eines von vielen Einsatzfeldern. Gleichstrom eignet sich überall dort gut, wo erneuerbare Energien, Batteriespeicher oder leistungselektronische Verbraucher eine wichtige Rolle spielen. Dazu zählen insbesondere die industrielle Fertigung, Logistikzentren, Ladeparks für Elektrofahrzeuge, die Bahn- und Hafeninfrastruktur, Wasserstoffanlagen und Elektrolyseure sowie natürlich energieautarke Quartiere. Besonders interessant wird Gleichstrom überall dort, wo Energie häufig gespeichert, umgewandelt oder zurückgespeist wird. Ein typisches Beispiel ist die Rekuperation in Antriebssystemen, bei der Bremsenergie direkt wieder im DC-Netz genutzt oder gespeichert werden kann. Auch bei stark volatilen Verbrauchern und Erzeugern bietet eine Gleichstrom-infrastruktur erhebliche Vorteile hinsichtlich Effizienz, Dynamik und Netzintegration. Aus unserer Sicht wird Gleichstrom künftig deshalb ein wesentlicher Baustein eines flexibleren und effizienteren dezentralen Energiesystems sein.
