KAYTUS

KAYTUS, ein führender Anbieter flüssigkeitsgekühlter KI-Infrastrukturlösungen, präsentiert auf der ISC High Performance (Hamburg) seine vollständig vorgefertigte, containerisierte und flüssigkeitsgekühlte Rechenzentrumslösung im Gigawatt-Maßstab. Die Lösung standardisiert die Rechenzentrums-Infrastruktur mittels drei modularer Containereinheiten: IT-Cube, Power-Cube und Cooling-Cube. Dies ermöglicht eine integrierte Vorfertigung über IT-, Stromversorgungs- und Kühlsysteme hinweg und unterstützt so eine schnellere Bereitstellung sowie eine vereinfachte Projektabwicklung. Ausgehend von einer 3 MW-Basiseinheit, lässt sich die IT-Architektur auf 10 MW, 15 MW, 100 MW und bis zu 1 GW (KI-Fabrik-Implementierungen) skalieren, wobei KAYTUS die gesamte Abwicklung übernimmt – von der Planung über die Integration bis hin zum Betrieb.

Drei zentrale Herausforderungen beim Aufbau von KI-Fabriken in der EU

Die EU-Initiative für KI-Fabriken beschleunigt die Nachfrage nach souveräner KI-Infrastruktur in den jeweiligen Mitgliedstaaten, da Rechenkapazitäten zunehmend auf groß angelegte, hochdichte KI-Cluster umgestellt werden, die zügig bereitgestellt, integriert und in Betrieb genommen werden müssen. Betreiber, die sich auf herkömmliche Modelle bei dem Bau von Rechenzentren stützen, stehen jedoch weiterhin vor drei zentralen Herausforderungen:

·       Die Geschwindigkeit der Bereitstellung wird für KI-Infrastrukturprojekte in der EU immer wichtiger, da Betreiber hohe Kosten für die Einrichtung von GPU-Racks sowie erhebliche Kapitalinvestitionen tragen müssen, um Kapazitäten schnell in Betrieb nehmen und die Umsatzgenerierung beschleunigen zu können. Andererseits dauert der Bau herkömmlicher Rechenzentren in der Regel 18 bis 24 Monate, wobei elektrische, mechanische und kühltechnische Systeme oft von mehreren, unabhängig voneinander arbeitenden Anbietern geliefert werden. Dieses fragmentierte Liefermodell kann zu Koordinationslücken zwischen den Anbietern führen, was Zeitverzögerungen, Kostenüberschreitungen und verzögerte Umsätze zur Folge hat.

·       Die Bauqualität lässt sich nach wie vor nur schwer standardisieren und kontrollieren, da die Baukapazitäten regional stark variieren. Qualifizierte Arbeitskräfte sind oft knapp und teuer, während herkömmliche Baustandards den Anforderungen hochdichter KI-Systeme möglicherweise nicht gerecht werden. Zudem erschwert die Ausführung der Bauarbeiten durch verschiedene Gewerke die Gewährleistung einer einheitlichen Qualität bei Tragwerks-, Lasttrag-, Stromversorgungs- und Flüssigkeitskühlsystemen, insbesondere bei Installationen, die GPU-Rack-Systeme mit hoher Dichte unterstützen.

·       Der Aufbau einer KI-Infrastruktur im Gigawatt-Bereich in einer einzigen Projektphase erfordert erhebliche Investitionsausgaben und erhöht das Risiko überflüssiger Kapazitäten, falls sich die Nachfragemuster verschieben. Eine schrittweise Projekterweiterung kann jedoch zu Kompatibilitätsproblemen zwischen verschiedenen Generationen der Stromversorgungs-, Kühlungs- und Anlageninfrastruktur führen, sodass Betreiber vor der Wahl stehen, entweder im Vorfeld zu viel zu investieren oder später kostspielige Nachrüstungen und Umbauten in Kauf zu nehmen.

KAYTUS Ansatz: Vollständig werkseitige Vorfertigung dreier standardisierter Module

Im Gegensatz zu Ansätzen, bei denen lediglich IT-Racks und Flüssigkeitskühlmodule vorgefertigt werden, während die mechanische und elektrische Infrastruktur vor Ort errichtet wird, fertigt KAYTUS das gesamte Rechenzentrum – einschließlich IT-, Stromversorgungs- und Kühlsystemen – werkseitig vor. Die Lösung wird in Form von drei standardisierten, containerisierten Modulen geliefert, was eine integrierte Bereitstellung, verbesserte Systemkonsistenz und eine schnellere Inbetriebnahme ermöglicht. Diese sogenannten Cubes werden im Folgenden vorgestellt.

IT-Cube: Standardisierte Recheninfrastruktur mit hoher Dichte

Der IT-Cube verfügt über eine zweistufige, gestapelte Containerarchitektur, bei der die Rechenracks (Compute Racks) auf der unteren Ebene installiert sind und die gebündelte Strom- und Datenverkabelung durch die obere Ebene verläuft. Heiße und kalte Gänge sind physisch voneinander getrennt, um das Wärmemanagement zu optimieren, während die vollständige Systemintegration bereits im Werk erfolgt, um die Konsistenz bei der Bereitstellung zu verbessern und die Komplexität vor Ort zu reduzieren.

Eine 3-MW-Basiseinheit umfasst 18 flüssigkeitsgekühlte Rechenracks, 12 Netzwerk-Racks, fünf Speicher-Racks und fünf Server-Management-Racks. Jedes flüssigkeitsgekühlte Rack unterstützt eine Leistungsdichte von 150 kW und verfügt über definierte Erweiterungsmöglichkeiten auf 200–227 kW, um KI-Beschleuniger der nächsten Generation und Rechenplattformen mit hoher Dichte zu unterstützen. Die Kühlmittelverteilereinheit (CDU) ist mit einer 1+1-Redundanz konfiguriert und liefert eine Kühlleistung von 1.200 kW pro Einheit. Sie unterstützt Kaltwasserkühlung mit erhöhten Vorlauftemperaturen, wobei die Vor- und Rücklauftemperaturen auf der Primärseite bei 35/45 °C und auf der Sekundärseite bei 40/45 °C liegen. Das System verfügt zudem über eine standardmäßige dreistufige „Spine-Leaf-Core“-Netzwerkarchitektur, die es ermöglicht, mehrere 3-MW-Einheiten miteinander zu verbinden und als einheitlichen KI-Cluster zu verwalten. Sekundärseitige Flüssigkeitskühlkreisläufe, Durchflussregelventile und Leckage-Erkennungssysteme sind bereits ab Werk vollständig integriert. Die Ventilsteuerung kann für den manuellen Betrieb, die elektrische Fernsteuerung oder ein intelligentes Energieventilmanagement konfiguriert werden, was einen flexiblen Betrieb sowohl vor Ort als auch aus der Ferne ermöglicht.

Power Cube: Ausfallsichere, hochzuverlässige Energieversorgungsinfrastruktur

Das PTU-Gehäuse (Power Transfer Unit) und das Dieselgeneratorgehäuse werden werkseitig unabhängig voneinander vorgefertigt, um einen modularen Einsatz der Stromversorgung zu ermöglichen. Jede PTU hat eine Leistung von 2.500 kVA und umfasst einen Mittelspannungstransformator, Hoch- und Niederspannungsschaltanlagen, Hochfrequenz-USV-Systeme sowie eine automatische Umschaltung zwischen Netz- und Generatorstromversorgung. Der dazugehörige Dieselgenerator-Cube wird vor dem Versand vollständig montiert, integriert und zahlreichen Simulationstests unterzogen - darunter Lastumschalt- und Kurzschlusstests - um die Stromversorgungs- und Systemsicherheit sowie eine schnellere Inbetriebnahme vor Ort zu gewährleisten.

Das komplette Stromversorgungssystem ist so ausgelegt, dass es die Verfügbarkeitsanforderungen des Uptime Institute auf Tier-III-Niveau (N+1) erfüllt, wobei eine redundante 2+1-Architektur zum Einsatz kommt, um zentrale Schwachpunkte zu vermeiden. Bei einem Ausfall der Netzstromversorgung überbrückt das Batteriesystem die kritische Last, während der Dieselgenerator startet und die Versorgung übernimmt, wodurch eine Unterbrechung der Rechenlasten verhindert wird. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen 24/7-Betrieb für GPU-Cluster mit hoher Dichte und geschäftskritische KI-Workloads.

Cooling Cube: Effizientes Wärmemanagement flüssigkeitsgekühlter Installationen

Der Cooling Cube integriert zwei vorgefertigte Kühlsubsysteme: eine Hochtemperatur-Flüssigkeitskühlung und eine Niedertemperatur-Luftkühlung mit geschlossenen Kühltürmen, die auf der oberen Plattform des Gehäuses montiert sind. Die Flüssigkeitskühlung bietet eine Kühlleistung von 4.200 kW bei Vor- und Rücklauftemperaturen von 35/45 °C, während die luftgekühlte Chiller-Anlage eine Kühlleistung von 3.300 kW bei Vor- und Rücklauftemperaturen von 18/24 °C liefert. Beide Teilsysteme verfügen über redundante Pumpen sowie Wasseraufbereitungs- und Druckmanagementsysteme, um eine hohe Verfügbarkeit und Betriebsstabilität zu gewährleisten. Ein thermischer Pufferspeicher gewährleistet nach einem Stromausfall eine 10-minütige Notkühlung, um das Startfenster des Dieselgenerators abzudecken, während eine 72-stündige Notfall-Wasserreserve die kontinuierliche Kühlung bei einer Unterbrechung der Wasserversorgung sicherstellt. Alle Systeme werden vor dem Versand werkseitig einer Druckprüfung unterzogen und auf Ausfallsicherheit geprüft, um das Risiko bei der Inbetriebnahme vor Ort zu minimieren.

Schnelle Bereitstellung, flexible Skalierung, konsistente Qualität, Unterstützung des gesamten Lebenszyklus

Die vollständige Vorfertigung für alle drei Cube-Typen definiert die Art und Weise, wie KI-Rechenzentren konstruiert, integriert und bereitgestellt werden, grundlegend neu. Durch die Verlagerung der Integration von IT, Stromversorgung und Kühlung von der Baustelle in eine kontrollierte Fabrikumgebung, ermöglicht dieses Modell messbare Verbesserungen hinsichtlich Bereitstellungsgeschwindigkeit, Bauqualität, Kapitaleffizienz und langfristiger Infrastrukturflexibilität.

·       Schnellere Einnahmen sind ein wesentlicher Vorteil des vollständig vorgefertigten Modells. Im Vergleich zu den 18–24 Monaten, die üblicherweise für den Bau herkömmlicher Rechenzentren benötigt werden, kann die vorgefertigte Cube-Architektur die Bereitstellungszeit auf etwa 6–8 Monate verkürzen - darunter etwa einen Monat für die Planung, drei bis fünf Monate für die Fertigung im Werk und den Transport sowie zwei Monate für die Installation und Inbetriebnahme vor Ort.

Da Montage, Integration und Validierung auf Systemebene bereits im Werk erfolgen, werden Nachbesserungen vor Ort auf ein Minimum reduziert und das Risiko bei der Inbetriebnahme gemindert. Eine 3-MW-Einheit kann innerhalb eines Monats nach Lieferung in Betrieb genommen werden, was Betreibern hilft, die Umsatzgenerierung zu beschleunigen, Amortisationszeiten zu verkürzen und die Kapitalrendite zu verbessern.

·       Die Verantwortung durch einen einzigen Anbieter vereinfacht die Projektdurchführung und verringert das Lieferrisiko. KAYTUS bietet eine vollständige Lieferung im Rahmen eines einzigen Vertrags, der Standortbegehung, bauliche Begutachtung, Wasserqualitätsbewertung, Lösungsdesign, Fertigung im Werk, Fracht und Zollabfertigung, Installation, Inbetriebnahme sowie fortlaufende Betriebsunterstützung umfasst.

Dieses integrierte Liefermodell mit einem einzigen Ansprechpartner reduziert den Verwaltungsaufwand im Projektmanagement, verbessert die Planbarkeit der Zeitabläufe und optimiert die Zuverlässigkeit über den gesamten Lebenszyklus der Installation hinweg.

·       Die werkseitig kontrollierte Qualität gewährleistet einheitliche Fertigungsstandards bei allen Installationen. Alle Cube-Module werden in einer kontrollierten Produktionsumgebung gemäß einheitlicher technischer und qualitätssichernder Anforderungen montiert, einer Druckprüfung unterzogen und auf Belastbarkeit geprüft. Diese Präzision bei der Montage übertrifft das, was üblicherweise bei der Montage vor Ort erreichbar ist, und verringert die Abhängigkeit von schwankenden lokalen Baukapazitäten.

Der Ansatz der werkseitigen Vorfertigung trägt dazu bei, das Risiko von Flüssigkeitslecks, elektrischen Störungen und Ausfällen des Kühlsystems von Anfang an zu minimieren. Die modulare Architektur ermöglicht es zudem, einzelne Einheiten zu warten oder auszutauschen, ohne den gesamten Cluster zu beeinträchtigen. Die integrierte DCIM (Datacenter Infrastructure Management) -Überwachung bietet Echtzeit-Transparenz über Racks, Stromverteilung, Kühlinfrastruktur und Leckage-Erkennungssysteme hinweg und unterstützt so einen proaktiven Betrieb sowie eine höhere Systemzuverlässigkeit.

·       Die schrittweise Skalierung senkt den vorab erforderlichen Kapitalaufwand und bewahrt gleichzeitig die langfristige Flexibilität bei der Erweiterung. Die 3-MW-Basiseinheit ermöglicht eine schrittweise Bereitstellung, sodass Kunden mit einem ersten Kapazitätsblock beginnen, den Betrieb validieren und bei steigender Nachfrage schrittweise auf eine KI-Infrastruktur im 100-MW- oder Gigawatt-Bereich skalieren können, ohne die gesamte Kapitalinvestition im Voraus tätigen zu müssen. Da die Stromversorgungs- und Kühlarchitektur über alle Bereitstellungsgenerationen hinweg konsistent bleibt, kann die Erweiterung ohne größere Änderungen an der bestehenden Infrastruktur oder störende Wartungsfenster durchgeführt werden. Dieser Ansatz eignet sich besonders für die langfristige Planung von KI-Infrastrukturen, bei der sich die Anforderungen an die Rechenkapazität, die Roadmaps der GPU-Plattformen und die Kundennachfrage im Laufe der Zeit ständig weiterentwickeln.