Energieversorgung für Rechenzentren Supraleiter überwinden Netzengpässe für neue Rechenzentren

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Wo hohe Anschlussleistungen an dicht besiedelten Rechenzentrumsstandorten an Grenzen stoßen, können supraleitende Kabel neue Wege eröffnen. Sie übertragen hohe Leistungen über kompakte Mittelspannungstrassen und schaffen zusätzliche Standortoptionen.

Die kürzlich veröffentlichte nationale Rechenzentrumsstrategie der Bundesregierung macht die aktuelle Entwicklung deutlich: Der Bedarf an Rechenzentren wächst rasant, bis 2030 wird eine Verdopplung der Anschlussleistung erwartet.

Um diese zusätzliche Leistung bereitstellen zu können, sind sowohl ein beschleunigter Netzausbau als auch eine signifikante Steigerung der Energie-Effizienz von Rechenzentren erforderlich. Entsprechend sieht die Strategie neben regulatorischen Maßnahmen auch gezielte Förderprogramme für innovative Technologien vor, wie zum Beispiel die Energieübertragung mit Supraleitung.

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Kommentare zur Rechenzentrumsstrategie der Bundesregierung

In diesem Artikel wurde aufgezeigt, wie Supraleiter innerhalb von Rechenzentren eingesetzt werden können:

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Ein zentraler Engpass bleibt jedoch die Bereitstellung großer elektrischer Leistungen an geeigneten Standorten. Besonders in Ballungsräumen mit bereits etablierter Rechenzentrumsinfrastruktur, wie etwa im Raum Frankfurt, wo kurze Anschlusswege und geringe Latenzen entscheidend sind, stoßen konventionelle Netzanschlüsse zunehmend an ihre Grenzen. Der Anschluss neuer Rechenzentren im Leistungsbereich von 100 Megawatt (MW) und darüber ist dort heute kaum noch realisierbar.

Das Anwendungspotenzial geht jedoch noch weit darüber hinaus: So kann zum Beispiel die externe Energieversorgung von Rechenzentren durch supraleitende Wechselstromkabel erfolgen. Dadurch ergibt sich auch die Möglichkeit, Datacenter-Standorte zu realisieren, welche bisher aufgrund von Energie-Engpässen nicht oder nur mit großem Aufwand, erschließbar sind.

Supraleiter: Energieversorgung sicherstellen in Ballungsgebieten und Netzengpässe umgehen

Wie angespannt die Situation ist, zeigt ein Bericht der Hessenschau: Für die Stromversorgung eines Rechenzentrums musste eine unterirdische Trasse zu einem weit entfernten Netzanschlusspunkt gebaut werden. Genau in solchen Fällen könnten Supraleiter eine Alternative darstellen: Als hochleistungsfähige Wechselstromkabel ermöglichen sie die effiziente Übertragung großer Leistungen über kompakte Trassen, auch über längere Strecken außerhalb des Versorgungsgebietes des Datencenter-Standortes zu den Rechenzentren.

HTS-Kabel (Hochtemperatur-Supraleiter) zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, extrem hohe Ströme zu transportieren. Dadurch können sie im Mittelspannungsbereich ein Vielfaches der Leistung konventioneller Kupferkabel übertragen. Leistungen im mehrfachen 100-MW-Bereich lassen sich so realisieren – ohne den Umweg über Hochspannungsebenen (≥110 kV) und ohne die Notwendigkeit mehrerer paralleler Kabelsysteme. Der Verzicht auf Hochspannung reduziert zudem den Genehmigungsaufwand erheblich und ermöglicht eine deutlich schnellere Projektumsetzung.

Dass diese Technologie bereits praxistauglich ist, zeigen zahlreiche Projekte weltweit, hier gilt Deutschland als einer der Vorreiter. Im Rahmen des „Ampa City“-Projekts in Essen wurde der langjährige Betrieb eines supraleitenden Kabels im Verteilnetz erfolgreich demonstriert. Das „Super Link“-Projekt in München geht noch einen Schritt weiter und integriert ein HTS-Kabel in das urbane Verteilnetz; die Systeme wurden bereits erfolgreich getestet. Im „High Amp“-Projekt wird derzeit ein supraleitendes Dreiphasenkabel entwickelt, das sowohl auf Mittel- als auch auf Hochspannungsebene in neuen Leistungsdimensionen eingesetzt werden kann.

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Das supraleitende System beginnt und endet in Stromzuführungen, der Übergang zwischen konventioneller und Supraleitung. Hier werden die Strompfade auf -200°C gekühlt und mit Supraleitern verbunden. Innerhalb der Kabel fließt flüssiger Stickstoff und hält die HTS-Leiter auf ihrer Betriebstemperatur. Je nach Kabelaufbau sind 5 bis 10 Kilometer Übertragungslängen ohne Zwischenkühlstationen möglich.

Durch die kompakte Bauweise des Kabelsystems kann die Installation in schmalen Kabeltrassen erfolgen. Im Gegensatz zu konventionellen Hochleistungskabelsystemen, bei denen häufig mehrere parallele Leiter oder groß dimensionierte Trassen erforderlich sind, genügt bei supraleitenden Systemen in der Regel ein einzelnes Kabelsystem zur Übertragung hoher Leistungen.

Insbesondere kann auf aufwendige Infrastrukturmaßnahmen wie begehbare Kabeltunnel oder große unterirdische Bauwerke verzichtet werden. Stattdessen erfolgt die Verlegung typischerweise in einem schmalen Kabelgraben, der mit Standardverfahren im Tiefbau realisiert werden kann. Dies reduziert nicht nur die Baukosten, sondern auch die Eingriffe in bestehende Infrastruktur und Umwelt erheblich.

Fazit: Supraleiterkabel eröffnen neue Möglichkeiten und sind bereit zum Einsatz

Einige Hauptpunkte der neuen Rechenzentrumsstrategie ist unter anderem, Genehmigungsprozesse zu beschleunigen, Flächen effizienter zu nutzen und gleichzeitig steigende Leistungsbedarfe zu decken. Supraleitende Mittelspannungskabel können somit eine Schlüsselrolle einnehmen. Sie adressieren direkt die Schnittstelle zwischen Energieinfrastruktur und Datencenter. Sie tragen dazu bei, den Ausbau von Rechenzentren schneller, effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

In der praktischen Umsetzung von Projekten zeigt sich, dass die größten Lieferzeiten nicht durch die supraleitende Technologie selbst entstehen, sondern durch konventionelle Komponenten, insbesondere Leistungstransformatoren. Hier bietet der Einsatz auf Mittelspannungsebene einen entscheidenden Vorteil: Mittelspannungskomponenten sind deutlich einfacher und schneller verfügbar als ihre Hochspannungsvarianten, was die Projektierungs- und Realisierungszeiten signifikant verkürzt.

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Dazu wird am Datencenter-Anbindungspunkt keine Hochspannungs-Schaltanlage benötigt, sondern eine kleinere, günstigere Mittelspannungsvariante.

Supraleiter bieten einzigartige Lösungen für die wachsenden Anforderungen. Mit der neuen Rechenzentrumsstrategie entsteht genau der richtige Moment für ihren breiten Einsatz. Was es jetzt braucht, ist die Bereitschaft die Vorteile dieser Technologie zu nutzen und sie zum Einsatz zu bringen. Supraleiter helfen die neuen Anforderungen an Rechenzentren zu realisieren!

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