KI-Rechenzentren verändern die Anforderungen an die elektrische Infrastruktur. Eine höhere Leistungsdichte der Server, der großflächige Einsatz von GPUs und der rasante Ausbau der KI-Rechenkapazitäten führen zu einem steigenden Bedarf an zuverlässigen Stromversorgungssystemen mit hoher Kapazität.
Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) wird der weltweite Stromverbrauch von Rechenzentren bis 2030 voraussichtlich rund 950 TWh erreichen und sich damit gegenüber dem Niveau von 2025 fast verdoppeln. Auf KI spezialisierte Rechenzentren wachsen sogar noch schneller.
Für Entwickler von Rechenzentren ist die Auswahl der richtigen Transformator für KI-Rechenzentren ist entscheidend für Zuverlässigkeit, Effizienz und die langfristigen Betriebskosten.
Welche Transformatoren werden in KI-Rechenzentren eingesetzt?
In einem modernen Rechenzentrum können in verschiedenen Stufen des Stromverteilungssystems verschiedene Arten von Transformatoren zum Einsatz kommen.
Zu den gängigen Anwendungsbereichen gehören:
- Leistungstransformatoren – für Hochspannungsnetz- und Umspannwerksanschlüsse
- Verteilungstransformatoren – für die Mittelspannungs- bis Niederspannungsverteilung
- Trocken-Transformatoren – wird häufig in Gebäuden und Schalträumen eingesetzt
- Pad-Mount-Transformatoren – für die Mittelspannungsverteilung im Außenbereich
- Transformatoren für Umspannwerke – für integrierte Stromverteilungssysteme
Die genaue Konfiguration hängt von der Netzspannung, der Anlagenkapazität, den Redundanzanforderungen und der Struktur der Stromverteilung ab.
Welche Nennleistung muss ein Transformator für ein Rechenzentrum haben?
Die Transformatorleistung sollte sich nach der gesamten elektrischen Last richten und nicht nur nach der IT-Last.
Der Strombedarf eines Rechenzentrums kann Folgendes umfassen:
- KI-Server und GPUs
- Netzwerkgeräte
- USV-Anlagen
- Kühlsysteme
- Pumpen und Kältemaschinen
- Beleuchtung
- Gebäudetechnik
- Batterielade- und Hilfssysteme
Bei großen KI-Anlagen kann der Gesamtstrombedarf Hunderte von Megawatt erreichen. Die IEA stellt fest, dass der Stromverbrauch von Hyperscale-KI-Rechenzentren 100 MW übersteigen kann, während auch die Leistungsdichte auf der Ebene der Server-Racks rapide zunimmt.
Daher muss die Transformatorleistung möglicherweise auf mehrere Einheiten verteilt werden, anstatt sich auf einen einzigen großen Transformator zu verlassen.
Welche Spannungspegel werden verwendet?
Die Spannungskonfiguration hängt vom örtlichen Energieversorger und der Auslegung des Rechenzentrums ab.
Ein typischer Strompfad könnte wie folgt aussehen:
Hochspannungsnetz → Umspannwerk-Transformator → Mittelspannungsverteilung → Verteiltransformator → Niederspannungsanlagen
Beispielsweise kann das Netzstromnetz mit Mittel- oder Hochspannung in die Anlage eingespeist und anschließend für die Verteilung innerhalb der Anlage und die IT-Verbraucher heruntertransformiert werden.
Durch die Beibehaltung einer höheren Verteilerspannung über größere Entfernungen lassen sich Strom- und elektrische Verluste reduzieren. Das US-Energieministerium empfiehlt, die Verteilerspannung bei der Planung energieeffizienter Rechenzentren sorgfältig zu berücksichtigen.
Auch auf Rack-Ebene bewegt sich die Branche in Richtung Gleichstromarchitekturen mit höherer Spannung. Die Teilnehmer des Open Compute Project arbeiten an 800-VDC-Stromversorgungsarchitekturen für die KI-Infrastruktur der nächsten Generation.
Trocken- oder Öltransformator für ein Rechenzentrum?
Je nach Installationsanforderungen können beide Technologien geeignet sein.
Trockentransformator
Trockentransformatoren kommen häufig in elektrischen Innenräumen zum Einsatz, da sie ohne Isolieröl auskommen und eine praktische Lösung darstellen, wenn Brandschutz und die Installation in Innenräumen eine wichtige Rolle spielen.
Zu den typischen Anwendungsbereichen gehören:
- Rechenzentren
- Schaltanlagenräume
- Kommerzielle Gebäude
- Industrieanlagen
Ölumspülter Transformator
Ölgefüllte Transformatoren werden üblicherweise für Anwendungen im Außenbereich mit höherer Leistung sowie in Umspannwerken eingesetzt.
Sie können geeignet sein für:
- Umspannwerke für Versorgungsunternehmen
- Umspannwerke für Rechenzentren im Außenbereich
- Stromverteilung mit hoher Kapazität
- Große Industrieanlagen
Bei der Auswahl sollten Kapazität, Aufstellungsort, Brandschutz, Wirkungsgrad, Wartung und örtliche Vorschriften berücksichtigt werden.
Wichtige Transformator-Spezifikationen für KI-Rechenzentren
Bei der Auswahl eines Transformators für ein Rechenzentrum sollten Einkäufer mehr als nur die Nennleistung in kVA oder MVA berücksichtigen.
Zu den wichtigen Spezifikationen gehören:
- Nennkapazität
- Primär- und Sekundärspannung
- Frequenz
- Vektorielle Gruppe
- Impedanz
- Leerlauf- und Lastverluste
- Methode der Kühlung
- Temperaturanstieg
- Dämmgrad
- Stufenschalter und Schaltbereich
- Kurzschlussfestigkeit
- Anforderungen an Gehäuse und Installation
- Redundanzkonfiguration
- Geltende Normen
Für AI-Anlagen sind der Wirkungsgrad und die Lastcharakteristik von Transformatoren besonders wichtig, da diese im Dauerbetrieb arbeiten und eine große Anzahl von leistungselektronischen Verbrauchern versorgen können.
Transformatorredundanz für Rechenzentren
Zuverlässigkeit ist eine der wichtigsten Anforderungen an Stromversorgungssysteme in Rechenzentren.
Je nach Anlagenauslegung können Transformatoren wie folgt angeordnet werden:
- N+1
- 2N
- Verteilte redundante Systeme
- Mehrere unabhängige Strompfade
Die geeignete Konfiguration hängt von der erforderlichen Verfügbarkeit, der kritischen Auslastung, der Wartungsstrategie und dem Projektbudget ab.
So wählen Sie einen AI-Rechenzentrums-Transformer aus
Ein praktisches Auswahlverfahren sieht wie folgt aus:
1. Die Gesamtlast der Anlage ermitteln
Berücksichtigen Sie IT, Kühlung, USV und Hilfslasten.
2. Die Netzspannung festlegen
Überprüfen Sie die Eingangsspannung und den verfügbaren Netzanschluss.
3. Legen Sie die Verteilungsarchitektur fest
Ermitteln Sie den Bedarf an Mittel-, Nieder- und Gleichstromverteilungsanlagen.
4. Transformatorleistung auswählen
Berücksichtigen Sie die aktuelle Auslastung, zukünftige Erweiterungen und Redundanz.
5. Wählen Sie die Transformatortechnologie aus
Wählen Sie je nach Einbau- und Projektanforderungen zwischen Trockenausführung und Ölbadausführung.
6. Effizienz optimieren
Vergleichen Sie Leerlaufverluste, Lastverluste und die Gesamtkosten über den gesamten Lebenszyklus.
7. Normen und Prüfverfahren bestätigen
Stellen Sie sicher, dass der Transformator den erforderlichen IEC-, IEEE- oder lokalen Normen entspricht.
Weiterlesen: Dreiphasentransformator: Funktionsweise, Typen, Anwendungsbereiche und Auswahlhilfe
EverNew-Transformatorlösungen für Rechenzentren
EverNew Transformer stellt eine breite Palette an Leistungstransformatoren, Verteiltransformatoren, Trockentransformatoren, bodengestützte Transformatoren und Umspannwerktransformatoren für Industrie- und Infrastrukturanwendungen.
Transformatorlösungen können individuell angepasst werden, und zwar hinsichtlich:
- Spannung
- Kapazität
- Vektorielle Gruppe
- Impedanz
- Methode der Kühlung
- Dämmgrad
- Stufenschalter
- Installationsumgebung
- Geltende Normen
Geben Sie für ein neues KI-Rechenzentrumsprojekt die erforderliche Leistung, die Spannungspegel, die Installationsbedingungen und die Projektstandards an. EverNew kann den Anwendungsfall bewerten und eine geeignete Transformator-Konfiguration empfehlen.
Benötigen Sie einen Transformator für Ihr Rechenzentrumsprojekt? Wenden Sie sich an EverNew Transformer, um technische Beratung und ein Angebot zu erhalten.
