Beschleunigen Sie die Planung von KI-Fabriken mit bewährten Infrastruktur-Bauplänen

In einer Data Hall oder bei einer Optimierung auf Clusterebene und nicht als kurzfristige Anforderung für die gesamte Anlage. Wenn Ihre vorhandene Infrastruktur auf Wechselstrom basiert, ist die kurzfristige Frage nicht, ob ein Austausch erforderlich ist, sondern vielmehr, wo die Gleichstromumwandlung eingeführt werden soll und wie nah am Rack Sie sie platzieren können. In der Praxis muss zwischen dem Erhalt der bestehenden AC-Stromverteilung, dem Einsatz von racknahen Stromversorgungsmodulen (Power Sidecars) und der Bereitstellung ausreichender räumlicher sowie elektrischer Reserven für künftige 800-VDC-Anwendungen abgewogen werden. Sidecar- oder Power-Rack-Konzepte ermöglichen es Betreibern, 800-VDC-Geräte zu integrieren, ohne das gesamte Rechenzentrum auf Gleichstromversorgung umstellen zu müssen. Das ist besonders wichtig, da die Einführung von 800 VDC zunächst auf spezifische Hochleistungs-KI-Cluster beschränkt sein wird und nicht auf sämtliche Verbraucher innerhalb des Gebäudes. Größere zukünftige Erweiterungen können eine zentralere 800-VDC-Unterstützung rechtfertigen, aber das wird

Hier gilt es zwischen Flexibilität und Isolation abzuwägen. Ein gemeinsamer Stromversorgungsstrang kann Betreibern an Tagen mit geringerer mechanischer Last mehr Spielraum verschaffen (z. B. wenn Kühlaggregate weniger stark beansprucht werden und ein größerer Teil der verfügbaren Kapazität für die IT-Last genutzt werden kann). Eine getrennte Architektur bietet der IT-Seite klarere Grenzen für zukünftige Änderungen, einschließlich 800-VDC-Upgrades, erschwert jedoch die Umverteilung der mechanischen Stromversorgung, da diese Kapazität in einem eigenen Strang untergebracht ist. Bevor sich Betreiber für eine der beiden Strukturen entscheiden, sollten sie saisonale Betriebsmodi, Wartungsszenarien, die Auslastung der Notstromaggregate, die Stromversorgungspfade der CDUs (Coolant Distribution Units) sowie die künftig erwartete Verteilung zwischen luftgekühlter, flüssigkeitsgekühlter und zukünftig DC-versorgter IT sorgfältig auf ihre Belastbarkeit und Praxistauglichkeit prüfen.

Nicht unbedingt. USV und BESS dienen unterschiedlichen Zwecken, und ob ein BESS eine USV ersetzen kann, hängt von der Verfügbarkeit der KI-Workload und den Ride-Through-Anforderungen ab. Für KI-Anwendungen, die keine Unterbrechungen tolerieren können, wie z. B. hochverfügbare Inferenz-Workloads, bleibt eine USV die primäre Schutzebene, da sie sofortiges Ride-Through, Unterstützung der Netzqualität und Schutz vor kurzzeitigen Störungen bietet. BESS übernimmt dabei eine ergänzende Rolle, indem es die Energieoptimierung, das Management von Lastspitzen, die Bereitstellung von Netzdienstleistungen, die Integration erneuerbarer Energien sowie die Speicherung von Energie über längere Zeiträume ermöglicht. In vielen KI-Anlagen stärkt ein BESS die allgemeine Energiestrategie, während die USV weiterhin kritische Lasten vor Unterbrechungen schützt. Bevor eine USV durch ein BESS ersetzt wird, sollten Unternehmen sorgfältig die Workload-Toleranz, die Anforderungen an die Resilienz und die Ride-Through-Erwartungen bewerten.

Eine Anleitung zu BESS-Anwendungsfällen, Architekturüberlegungen und Annahmekriterien finden Sie in unserem White Paper „Understanding BESS: Battery Energy Storage Systems for Data Centers“.

Im Datacenter-Leitfaden von Schneider Electric wird das BESS in ähnlicher Weise als ein Werkzeug für Resilienz, Nachhaltigkeit und Energieoptimierung und nicht als direkter Ersatz für den kritischen Stromschutz beschrieben.

Vorfertigung (Prefab) kann weit über den Einsatz von Power Skids hinausgehen. Betreiber sollten jedoch vor allem überlegen, welche standortbezogenen Aktivitäten sie aus dem kritischen Projektpfad herauslösen möchten. Zu den wesentlichen vorkonfektionierten Elementen können Mittelspannungsschaltanlagen, E-Houses, Niederspannungs-Stromversorgungssysteme, Power Skids, IT-Pods, integrierte Racks, Kompaktkühlanlagen mit integrierten Pumpen sowie ausgewählte Rohrleitungs- oder Wartungskorridor-Baugruppen gehören. Der praktische Nutzen liegt in der Reduzierung des Koordinationsaufwands vor Ort zwischen Elektroinstallateuren, Maschinenbauern, Bauleitern und Inbetriebnahmeteams. Power Skids können USV-Anlagen, Schaltanlagen, Batterien, automatische Umschalter (ATS) und Verwaltungssoftware integrieren. Zu den angebotenen Konfigurationen gehören Modelle mit 1.250 kW bei 480 V/60 Hz sowie Modelle mit 2 MW, 2,25 MW und 2,5 MW bei 400 V.

Eine sinnvolle Herangehensweise an Referenzdesigns besteht nicht darin, in Kategorien wie „Standard gegenüber maßgeschneidert“ zu denken. Referenzdesigns sollten vielmehr als validierter Ausgangspunkt für die Entwicklung betrachtet werden, ohne dass bei Null angefangen werden muss. KI-fähige Referenzdesigns können den Planungszyklus verkürzen, indem sie den Projektteams eine vorgefertigte Grundlage für die Stromversorgung, die Kühlung, die IT-Anordnung und die Integration der Steuerungstechnik bieten. Zu den aktuellen Referenzdesigns von Schneider Electric gehören: 7,392 MW NVIDIA GB200 NVL72 für flüssigkeitsgekühlte KI-Cluster, 7,536 MW NVIDIA GB300 NVL72 Designs, 10 MW–12,4 MW Vera Rubin NVL72 Designs, 1 MW 12-Rack vorkonfektionierte KI-Lösungen und AMD Helios Rack Scale Solution powered by AMD Instinct™ MI455X GPUs. Der Kompromiss besteht darin, dass modulare Komponenten in großen Einheiten vorgefertigt werden können, während die vollständige Standortarchitektur weiterhin eine Integration über den Netzanschluss, die technische Gebäudeausrüstung, die Mittelspannungsverteilung, die IT-Bereitstellungsstrategie und die Bauablaufplanung hinweg erfordert.

Sie können redundante Kapazitäten für zusätzliche Rechenleistung nutzen. Allerdings sollten Sie dies eher als eine Entscheidung bezüglich des Betriebsmodus und nicht als freie Kapazität betrachten. Herkömmliche, im laufenden Betrieb wartbare Anlagen sehen elektrische und mechanische Reserven vor, damit Systeme zu Wartungszwecken vom Netz genommen werden können, während die erforderliche IT-Last weiterhin verfügbar bleibt. KI verändert den wirtschaftlichen Druck, da Netzkapazität, Bereitstellungsgeschwindigkeit und Rechenbedarf dazu führen, dass ungenutzte, redundante Kapazitäten immer schwerer zu rechtfertigen sind. So kann eine wartungsfreundliche Anlage unter Umständen mehr IT-Leistung bereitstellen als die vertraglich zugesicherte Last. Wird diese zusätzliche Kapazität genutzt, werden jedoch Reserven aufgebraucht, die eigentlich zur Aufrechterhaltung der Verfügbarkeit bei Wartungen oder Ausfällen vorgesehen waren. Die eigentliche Entscheidung besteht darin, abzuwägen, ob das Unternehmen den zusätzlichen Output an Tokens pro Rechenzentrum höher bewertet als die ursprünglich vorgesehene Redundanzstrategie. Bevor Sie die Margen verringern, legen Sie den Betriebsmodus eindeutig fest: Normaler Redundanzmodus, Hochdurchsatzmodus, Wartungsmodus und Ausfallreaktionsmodus.

Die Workload sollte das Design bestimmen, sobald der Betreiber weiß, ob die Anlage allgemeine Colocation, „Neocloud“-Kunden mit hoher Leistungsdichte, Trainingscluster, Inferenzplattformen oder eine Mischung dieser Modelle unterstützen soll. Ein allgemeines Colocation-Datacenter muss möglicherweise auf der Ebene der Strom- und Kühlungsversorgung Flexibilität bewahren, bis die Anforderungen der Mieter klar sind. Eine spezialisierte KI-Cloud oder eine auf einen bestimmten Zweck ausgerichtete KI-Fabrik kann direkt auf eine klar definierte GPU-Roadmap, Cluster-Topologie, Rack-Dichte und Kühlungsanforderungen ausgelegt werden. Das Angebot von Schneider Electric für KI-Rechenzentren betrachtet dieselbe Herausforderung aus der Perspektive einer integrierten Infrastruktur für Kühlung, Stromversorgung, Software, Pod- und Rack-Systeme sowie Lifecycle-Services für hochleistungsfähige KI-Workloads.

Planen Sie das gesamte Rechenzentrum nicht unter der Annahme, dass künftig alle Verbraucher auf 800 VDC umgestellt werden. In der Praxis stellt sich die Frage, wo 800 VDC in die Architektur eingespeist werden und wie groß der DC-Wandlerblock sein muss. Bei frühzeitigen Implementierungen können Sidecars neben den Racks eingesetzt werden, die häufig an ein oder zwei GPU-Racks ausgerichtet sind, und zwar innerhalb eines bestehenden Datacenters mit Wechselstromversorgung, ohne dass größere nachträgliche Umrüstungen erforderlich sind. Größere Cluster der nächsten Generation könnten zentrale 800-VDC-Blöcke im Leistungsbereich von 2 MW bis 5 MW rechtfertigen, mit der Möglichkeit einer späteren Skalierung auf noch größere Einheiten. Langfristig könnten Architekturen die Mittelspannung direkt in eine auf Solid-State-Transformatoren (SST) basierende Umwandlungsinfrastruktur im Leistungsbereich von etwa 10 MW integrieren. 800 VDC-Architekturen ermöglichen Rackdichten von über 400 kW, indem die Wechselstrom-Gleichstrom-Umwandlung außerhalb des IT-Racks verlagert wird und Stromversorgungsracks oder Sidecars zum Einsatz kommen, um Störungen in bestehenden Wechselstromanlagen zu minimieren.

Der entscheidende Kompromiss besteht zwischen Isolation und dynamischer Kapazitätsteilung. Getrennte Stromversorgungssysteme können die Abgrenzung zwischen IT- und Kühlinfrastruktur vereinfachen, insbesondere wenn große Kühlaggregate, CDUs und Data Halls nicht sauber auf einander abgestimmt sind. Eine gemeinsam genutzte Infrastruktur kann die Flexibilität unter Freikühlungsbedingungen gewährleisten, da ungenutzte mechanische Leistung auf die IT-Last umgeleitet werden kann, sofern der Transformator und die nachgeschaltete Architektur dies zulassen. Das Risiko einer vollständigen Trennung besteht in gebundener beziehungsweise nicht nutzbarer Leistungskapazität („stranded power“): Sinkt die mechanische Last, während der IT-Transformator bereits an seiner Kapazitätsgrenze arbeitet, kann der Betreiber die auf der Kühlungsseite frei gewordene Leistungskapazität nicht für zusätzliche Rechenleistung nutzen.Wichtiger Hinweis: Diese Architekturentscheidung sollte vor einer Standardisierung standortspezifisch modelliert und bewertet werden. Dabei müssen Faktoren wie die Größe der Datenhalle, die Dimensionierung der Kälteanlage, die Zuweisung von Transformatorleistungen, die angestrebte Redundanz sowie saisonale Betriebsmodi berücksichtigt werden, damit die Lösung technisch fundiert und belastbar ist.

Die Modellierung elektrischer Systeme, von Luftströmen und von Flüssigkeitsströmen sollte vor der endgültigen Festlegung des Designs erfolgen, da jedes dieser Modelle eine andere Klasse potenzieller Ausfälle adressiert. Die elektrische Modellierung dient der Validierung von Fehlerströmen, Schutzkonzepten, Sicherheitsanforderungen und der Zuverlässigkeit der Stromversorgung. Darüber hinaus ermöglicht sie die Analyse von „Was-wäre-wenn“-Szenarien, beispielsweise im Zusammenhang mit Wartungsarbeiten oder zusätzlichen Lasten. CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) beziehungsweise Luftstromsimulationen dienen der Überprüfung von Einhausungskonzepten (Containment), der luftseitigen Kühlkapazität sowie des Verhaltens redundanter Kühlsysteme. Durch die Modellierung der Rohrleitungen und der Flüssigkeitsströmung wird überprüft, ob jedes Rack im Normalbetrieb, im Redundanzbetrieb und während Wartungsarbeiten den erforderlichen Kühlmittelfluss erhält. Im nächsten Schritt werden IT-Lastprofile mit den Modellen der technischen Infrastruktur gekoppelt, sodass sich die Auswirkungen von Schwankungen bei KI-Workloads auf Stromversorgungssysteme, CDUs, Chiller-Regelungen und Kühlkreisläufe analysieren lassen, bevor die Anlage unter realer Last betrieben wird.