Gerchamp hat kürzlich ein Whitepaper mit dem Titel Modernisierung der USV-Stromversorgung: Umstieg auf Nickel-Zink-Batterien veröffentlicht, das systematisch untersucht, wie Schwankungen der Stromlasten in KI-Rechenzentren das Design von USV-Batteriesystemen beeinflussen.
In traditionellen Rechenzentren bleiben die Stromlasten relativ stabil, sodass USV-Systeme in erster Linie als „kurzfristige Überbrückungslösungen für die Stromversorgung“ dienen. Mit dem Fortschritt von KI-Computing und hochdichten GPU-Clustern sind die Leistungsanforderungen jedoch zunehmend dynamisch und unvorhersehbar geworden. Dies verändert die Designprinzipien von USV-Systemen grundlegend und setzt konventionelle Batteriearchitekturen immer stärker unter Druck.
Nachfolgend finden Sie einen Auszug aus dem Whitepaper, der erläutert, warum Nickel-Zink-Batteriesysteme unter diesen Bedingungen herkömmlichen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batteriesystemen überlegen sind:
Die globale Rechenzentrumsbranche tritt in einen neuen Infrastrukturzyklus ein, der durch künstliche Intelligenz (KI), beschleunigtes Computing und den Einsatz hochdichter GPUs angetrieben wird. Anders als traditionelle Unternehmens-Workloads stellen KI-Trainings- und Inferenzcluster deutlich höhere Leistungsdichten, schnellere transiente Lastprofile und strengere Anforderungen an die elektrische Kontinuität.
Laut JLL wird die weltweite Rechenzentrumskapazität zwischen 2025 und 2030 voraussichtlich um fast 100 GW wachsen, wodurch sich die installierte Kapazität innerhalb von fünf Jahren effektiv verdoppelt. Gleichzeitig steigt die durchschnittliche Leistungsdichte pro Rack vom historischen Bereich von 5–10 kW auf 30–80 kW, wobei bestimmte KI-Implementierungen mehr als 100 kW pro Rack überschreiten.
In konventionellen Unternehmensumgebungen dienten USV-Systeme primär als kurzzeitige Überbrückungsressourcen zwischen dem Ausfall des Versorgungsnetzes und dem Start des Generators. In KI-orientierten Einrichtungen müssen Backup-Systeme jedoch zusätzlich eine schnelle transiente Reaktion, eine dauerhaft hohe Entladeleistung, thermische Stabilität unter dynamischer Last und die Bereitstellung auf zunehmend begrenzter Stellfläche unterstützen.
Diese Veränderungen legen mehrere Einschränkungen älterer Batteriearchitekturen offen:
- VRLA-Systeme verursachen bei hohen Entladeraten erhebliche Nachteile in Bezug auf Platzbedarf und Bodenlast;
- Lithium-Ionen-Systeme bringen zusätzliche Komplexität beim Wärmemanagement und Brandschutz mit sich;
- Beide Architekturen stehen unter häufigen Pulslastbedingungen, wie sie in KI-Computing-Umgebungen auftreten, vor betrieblichen Herausforderungen.
Infolgedessen bewerten Betreiber von Rechenzentren zunehmend alternative Batteriechemien, die Sicherheit, Leistungsdichte, flexible Bereitstellung und Lebenszykluseffizienz in Architekturen der nächsten Generation in Einklang bringen können.
Die Nickel-Zink-(NiZn)-Batterietechnologie hat sich als ein solcher Kandidat herauskristallisiert, insbesondere für kurzzeitige Hochleistungs-Backup-Anwendungen, die eine hohe Entladeleistung und eine inhärent nicht entflammbare Chemie erfordern.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung…………………………………………………………………………….1
- Warum keine Altbatterien……………………………………………..……….2
- Blei-Säure-Batterie: Ein Hindernis für die Skalierbarkeit…………….…………….2
- Lithium-Ionen-Batterie: Der Kompromiss zwischen Leistung und Risiko……..3
- Die Nickel-Zink-Chemie…………………………………………………..4
- Inhärent sicher: Kein thermisches Durchgehen………………………………5
- Batterieausfall: Stabilität und Sicherheit…………………………….……7
- Infrastrukturökonomie in kalten Klimazonen: Betrieb bei -20°C….….9
- Schnelle Reaktion und hohe Entladerate: Anforderungen der KI-Ära………………….11
- Hohe Energiedichte: Freisetzung von Fläche und Reduzierung der Bodenlast……….….13
- Umweltintegrität: Der nachhaltige Lebenszyklus…………….……14
- Anwendungen, Lösungen und Kosten………………………..……………………..16
- Bereitstellungsszenarien und Infrastrukturkompatibilität……………………………17
- Batterielösung……………………………………………………………………………….18
- Schranksystemlösung………………………………………………………………………..19
- CapEx und OpEx………………………………………………………………………..20
- Fazit…………………………………………………………………………………..21
- Referenzen……………………………………………………………………………….….21
Vollständiges Whitepaper herunterladen:
Für die vollständige Analyse und die Schlussfolgerungen auf Systemebene besuchen Sie bitte die Quellseite, um das vollständige Whitepaper Modernisierung der USV-Stromversorgung: Umstieg auf Nickel-Zink-Batterien herunterzuladen.