Nachhaltige elektrische Lösungen für Rechenzentren

Es entstehen nachhaltige elektrische Lösungen, um eine stabile, effiziente und CO2-ärmere Energieversorgung für Rechenzentren zu gewährleisten.

Wir leben in einer hypervernetzten Gesellschaft, in der der sofortige Datenaustausch so selbstverständlich und unbewusst zu unserem Alltag geworden ist. Instant Messaging, Online-Transaktionen und -Shopping, E-Mails, Arbeit, sicheres Surfen im Internet oder der Konsum audiovisueller Inhalte gehören für sechs von zehn Menschen auf diesem Planeten zum Alltag. Doch all unsere täglichen Aktivitäten hinterlassen Spuren im Datenfluss, die ohne angemessene Sicherheit und Verwaltung ebenso gefährlich wie instabil sein können. Hier kommen Rechenzentren ins Spiel. Ihre Aufgabe ist es, all unsere Daten (und die vieler weiterer Personen und Organisationen) zu speichern und zu schützen sowie den Zugriff auf Daten Dritter (Websites, Anwendungen usw.) zu gewährleisten. Dies geschieht in Einrichtungen, die mit der notwendigen technischen Ausstattung versehen sind, um eine Verfügbarkeit von 99,9999 % sicherzustellen. Diese Rechenzentren sind selbstverständlich auf ein komplexes Stromnetz angewiesen, um die Stromversorgung jederzeit zu gewährleisten, unabhängig von externen Störungen der Anlage. Das einwandfreie Funktionieren dieses Netzes ist die Voraussetzung für die Verfügbarkeit dieser enormen Datenmengen für die Endnutzer.

Die riesigen Datenmengen, die wir täglich verarbeiten –Schätzungen zufolge wurden im Jahr 2023 insgesamt 59 Exabyte ausgetauscht, verglichen mit 48 im Vorjahr bzw. 32 im Jahr 2020 während der Pandemie.Die Notwendigkeit der uneingeschränkten Verfügbarkeit dieser Daten hat den Rechenzentrumssektor zu einem bedeutenden Stromverbraucher und damit zu einem wichtigen Verursacher von CO₂-Emissionen gemacht – mit allen damit verbundenen Folgen. Zahlen belegen, dass Rechenzentren jährlich fast 200 Terawattstunden Energie verbrauchen. Bis 2030 wird sich dieser Wert voraussichtlich verfünfzehnfachen, wodurch sie für 8 % des weltweiten Stromverbrauchs verantwortlich sein werden. Beeindruckend, nicht wahr?

Daher durchlaufen Rechenzentren einen grundlegenden Wandel, sowohl hinsichtlich ihrer Servicestruktur als auch ihrer elektrischen Infrastruktur. Ob bestehende Anlagen oder zukünftige Projekte – große Betreiber setzen verstärkt auf nachhaltige Stromlösungen, um den erheblichen ökologischen Fußabdruck dieser Tätigkeit zu reduzieren und ihre langfristige Nachhaltigkeit zu gewährleisten. Doch was genau verstehen wir unter nachhaltigen Stromlösungen für Rechenzentren? Finden wir es heraus.

Wie Sie wissen, stammt die von uns verbrauchte elektrische Energie aus verschiedenen Quellen – ob erneuerbar oder nicht – und wird in mehreren Phasen transportiert, umgewandelt und verteilt, bis sie die Verbraucher erreicht. Auf diesem komplexen Weg, der alles andere als linear, sondern eher einem riesigen Spinnennetz gleicht, fließt die Energie durch verschiedene Netze und technische Geräte, sogenannte Schaltanlagen. Diese hochwertigen Technologieelemente sind auch in privaten Stromnetzen wie denen von Rechenzentren vorhanden und gewährleisten durch ihre Effizienz und ihren Betrieb die Versorgung der angeschlossenen energieintensiven Geräte.

Wie die obige Infografik zeigt, benötigt die elektrische Anlage eines Rechenzentrums eine Reihe von Schaltanlagen, darunter Sekundärverteilungsanlagen, Transformatoren, Niederspannungsverteiler, Schutz- und Automatisierungssysteme, unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV), Energiespeichersysteme und Generatoren. Die Kombination all dieser Elemente in einem komplexen Stromnetz – um die Energieversorgung auch bei einem Ausfall des öffentlichen Stromnetzes sicherzustellen – macht es zu einem besonders sensiblen Bestandteil dieser Einrichtungen.

Neben der Stromerzeugung selbst kann die in dieser Schaltanlage eingesetzte Technologie dazu beitragen, den CO₂-Fußabdruck des Rechenzentrums zu reduzieren. Damit kommen wir zu unseren heutigen Protagonisten:nachhaltige elektrische Lösungen für RechenzentrenDie

Nachhaltige elektrische Lösungen für den Rechenzentrumsmarkt – was sind sie?

Der konstruktive und betriebliche Fußabdruck elektrischer Lösungen hängt von der Art der Materialien (sowohl hinsichtlich Typologie als auch Lebenszyklus, Recyclingfähigkeit usw.), der Technologie (Durchdringung natürlicher Industrieluft und/oder fluorierter Gase), der Betriebskapazität bei Überspannungen (Zulassung von Spannungsspitzen über den Nennwerten) und der Größe (benötigte Oberfläche und Materialmenge) ab. Daher haben sich elektrische Schaltanlagen als zwei wichtige Verbündete bei der Reduzierung des betrieblichen CO₂-Fußabdrucks von Rechenzentren erwiesen:

fluorierte gasfreie Verteilschaltanlagen

Elektrische Verteilungsschaltanlagen – deren Komplexität und technologische Entwicklung sie zu einem Schlüsselelement machen – könnten als große Stromunterbrecher definiert werden, die den Fluss elektrischer Energie unterbrechen oder zulassen; sie schützen sowohl die elektrischen Geräte als auch die Anlage selbst, in diesem Fall das Rechenzentrum.

Diese Schaltanlagen nutzen größtenteils eine hochmoderne Technologie auf Basis fluorierter Gase, die in der Elektroindustrie weit verbreitet als Dielektrikum eingesetzt werden, um die sichere Verwendung und Handhabung dieser Geräte zu gewährleisten. Diese Technologie gasisolierter Schaltanlagen (GIS) ist seit Jahrzehnten grundlegend für die Branche und garantiert sowohl die Sicherheit der Stromversorgung und der Netzbetreiber als auch die Gasdichtheit und deren Rückgewinnung nach dem Ende des Produktlebenszyklus. Nun entwickelt sich die Branche hin zu einem Szenario, in dem Alternativen zu SF6 die Oberhand gewinnen müssen. Der Grund dafür? Die Reduzierung der Umweltbelastung dieser Lösungen.

Hier kommt die Isolierung durch die Nutzung natürlicher Industrieluft ins Spiel, eine Technologie, die unter anderem von Ormazabal entwickelt wurde und bei der in der Atmosphäre vorhandene Gase als Isolierung für Verteilerschaltanlagen dienen. Dadurch wird das Vorhandensein von Feuchtigkeit in der Umgebung eliminiert und eine ordnungsgemäße Isolierung gewährleistet, um Überspannungen oder Lichtbögen zu vermeiden.

Was sind die Hauptvorteile?

• Natürliche Industrieluft: Natürlich vorkommendes Gas mit null CO₂-Fußabdruck. Industriell hergestellt mit vollständig zugänglichen Komponenten.
• Minimaler Fülldruck: Sowohl die Dichtheit als auch das Verhalten während des gesamten Lebenszyklus sind vollständig bekannt und getestet.
• Digital-native: Von Anfang an mit integrierter Sensorik und Automatisierung konzipiert.
• Betrieb und Nutzung: Die innovative Konstruktion des Lasttrennschalters in Verbindung mit der bewährten Vakuumschaltertechnologie macht die Bedienung der Anlage sehr einfach.
• Abmessungen: Optimierte Abmessungen für eine ähnliche Stellfläche.

Intelligente flüssigkeitsdielektrische Transformatoren:

Die Aufgabe von Transformatoren besteht darin, die Spannung aus dem Mittelspannungsnetz auf Niederspannung zu reduzieren, damit sie von Niederspannungsverteilern im Rechenzentrum verteilt werden kann. Daher hat die Einführung neuer intelligenter Transformatoren wie des transforma.smart von Ormazabal die Branche grundlegend verändert.

Schauen wir uns hier die wichtigsten Vorteile von Transformatoren mit flüssigem Dielektrikum an:

• Sie gewährleisten dank folgender Faktoren eine höhere Installationssicherheit:

  • Bessere Leistung unter hohen Lasten
  • Höhere Hitzebeständigkeit
  • Höhere Langlebigkeit und bessere Unterstützung bei Überlastungen und Spannungsspitzen

• Sie reduzieren die Installations- und Wartungskosten:

  • Sie benötigen keine Schutzumhüllung.
  • Sie erreichen eine höhere Kühlleistung ohne die Notwendigkeit von Zubehör.
  • Sie verursachen geringere Verluste im Betrieb
  • Längere Lebensdauer dank des Ersatzes von flüssigem Dielektrikum
  • Niedrigere Gesamtbetriebskosten (TCO)

• Sie sind unbestreitbar nachhaltiger:

  • Geringere akustische Belastung im Betrieb (niedrigere Induktionsrate und Isolierung der dielektrischen Flüssigkeit)
  • Geringere Wahrscheinlichkeit, von extremen Wetterereignissen (Überschwemmungen, Stürmen usw.) betroffen zu sein, dank geringerer Umweltempfindlichkeit
  • Ökobilanz (Lebenszyklusanalyse) mit geringeren Auswirkungen auf die Kategorie des Treibhauspotenzials (CO2-Fußabdruck)
  • Höhere Effizienz während der Nutzungsphase, die den Haupteinfluss der Ökobilanz darstellt (90 % des Gesamteinflusses).
  • Bei höheren Lastindizes als denen, die in der Ökobilanz berücksichtigt werden, wird dank der höheren Energieeffizienz (geringere Verluste) eine noch bessere Leistung erzielt.

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