Die Brennstoffzelle als flexible und modulare Energiequelle für Rechenzentren
Verlässliche Stromversorgung für Rechenzentren dank SOFC
Vernetzte Fabriken, autonomes Fahren, Streaming und Co. – datenbasierte Anwendungen werden zahlreicher und vielfältiger. Dementsprechend steigt der Bedarf an Rechenleistung und Übertragungsgeschwindigkeit. Ob Core oder Edge Data Center: Beide sind auf eine ausfallsichere und unterbrechungsfreie Stromversorgung angewiesen. Bestehende Energienetze kommen jedoch zunehmend an ihre Grenzen und können den steigenden Energiebedarf der Rechenzentrumsindustrie nur unzureichend oder nicht mehr abbilden. Es entsteht eine Lücke zwischen bereitstellbarer und benötigter Energie. Eine Lösung kann daher die dezentrale Energieerzeugung sein. Lokal, direkt vor Ort erzeugter Strom garantiert einerseits die Versorgungssicherheit und -qualität und trägt andererseits zur Netzstabilität bei. Hergestellt aus erneuerbaren Energien, wie grünem Wasserstoff, leistet er zudem seinen Beitrag zum Klimaschutz und wird etwaigen gesetzlichen Anforderungen sowie privatwirtschaftlichen Ambitionen zur Klimaneutralität gerecht.
SOFC-System als Lösung für Edge Data Center
Edge Data Center sind Rechenzentren, die Daten in Randgebieten eines Netzwerks verarbeiten und bereitstellen. Mit der Datenverarbeitung in direkter Nähe zu den Endgeräten stellen sie kurze Latenzzeiten und hohe Bandbreiten sicher, was besonders bei Anwendungen wie dem autonomen Fahren wichtig ist.
Die vorgefertigten Bosch SOFC-Systeme sind modular konzipiert und können vielfältige Anwendungen in Edge-Rechenzentren unterstützen. Mehrere SOFC-Units und alle relevanten Nebensysteme wie Wärmeübertrager, Entschwefelungseinheit, Edge Controller und Grid Module werden zu einem Plug-&-Play-System mit einer Leistung von 100 kW kombiniert. Je nach Anforderung und Energiebedarf in den Rechenzentren können mehrere dieser Systeme zukünftig zu einem dezentralen Energieversorgungssystem im Megawatt-Bereich skaliert und mit rechenzentrumsspezifischen Komponenten verbunden werden. So kann die Stromversorgung mit der IT-Infrastruktur flexibel mitwachsen und dabei nur so viel Kapital binden, wie wirklich erforderlich ist.
SOFC-System als Lösung für Core Data Center
Core Data Center sind großflächige Rechenzentren, die häufig in oder um Metropolen wie Frankfurt am Main angesiedelt sind. Sie verteilen sich meist auf mehrere Gebäude mit einer Leistungsklasse von 10 bis 15 Megawatt pro Einheit. Auch für Core Data Center werden passgenaue SOFC-Systeme verfügbar sein. Seien es Co-Location-, Enterprise- oder Cloud-Rechenzentren. Das Wachstum von Server-, Storage- oder Netzwerkinfrastrukturen erfordert auch ein Wachstum der umgebenden Betriebsinfrastruktur. SOFC-Systeme sind standortflexibel sowie skalierbar und können deshalb bedarfsorientiert an die vorhandene IT-Infrastruktur angepasst werden. Der Vorteil: Es wird nur das verbaut, was tatsächlich nötig ist. Das spart nicht nur Ressourcen, sondern minimiert zudem die Kapitalbindung.
Wie kommt das SOFC-System in Rechenzentren zum Einsatz?
Aktuell beziehen die meisten Rechenzentren ihre Primärenergie aus dem Stromnetz. Kommt es zu einem Stromausfall, übernehmen oftmals Netzersatzanlagen zwischenzeitlich die Stromerzeugung. Der elektrische Wirkungsgrad ist jedoch gering, Wartungsaufwand sowie Schadstoffausstoß sind dafür hoch. Hinzu kommt, dass Stromnetze für den immer weiter steigenden Energiebedarf nicht ausgelegt sind.
SOFC-Systeme machen Netzersatzanlagen wie Dieselgeneratoren nicht nur überflüssig, sondern sie bieten vielmehr eine resiliente Alternative zum konventionellen Stromnetz, indem sie Rechenzentren mit Primärenergie versorgen können. Damit gehören elektrische Verluste durch Umspannwerke und Transformatoren der Vergangenheit an. Ein weiterer Pluspunkt ist die erweiterte Flexibilität: Rechenzentren können schnell, ökonomisch und standortvariabel aufgebaut werden – und das bei bedarfsorientierten Skalierungsoptionen. Von der 100 kW-Lösung bis hin zum SOFC-System im Megawatt-Bereich.
Schritt 1: Basis-Stromversorgung mit dem SOFC-System
SOFC-Systeme versorgen das Rechenzentrum mit Primärenergie. Zusätzlich gleicht das herkömmliche Versorgungsnetz Leistungsspitzen aus. Die Dieselgeneratoren bleiben als Netzersatzanlagen zunächst erhalten.
Schritt 2: Backup wird überflüssig
Mit der Erweiterung um zusätzliche SOFC-Systeme können die Brennstoffzellen etwaige Leistungsspitzen des Rechenzentrums abdecken. Sollte es zu Ausfällen kommen, fungiert das herkömmliche Stromnetz als Ersatz. Dieselgeneratoren sind nicht mehr notwendig.
Schritt 3: Vollständiger SOFC-Betrieb
Mit einer entsprechenden Anzahl an SOFC-Systemen sind keine zusätzlichen Netzersatzanlagen mehr notwendig. Die Rechenzentren können nun völlig unabhängig vom Stromnetz betrieben werden. Schließlich greifen sie auf ihre eigene Stromversorgung direkt vor Ort zurück.
Wir sind Mitglied in der German Datacenter Association (GDA), die sich in Politik, Gesellschaft und Medien für die Interessen von Rechenzentren einsetzt.
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Das Bosch SOFC-System befindet sich in der Pilotierungsphase. Alle hier genannten fachlichen Angaben sind technologische Entwicklungsziele und beziehen sich auf den Beginning of Life.
