SST Revolution: Von Rechenzentren zu Netzen

Zusammenfassung: Am 16. Oktober 2025 veröffentlichte NVIDIA das Whitepaper "800 VDC-Architektur für die nächste Generation von AI-Infrastrukturen", in dem hervorgehoben wird, dass mit der rasanten Entwicklung großer AI-Modelle und der kontinuierlichen Iteration von CPU- und GPU-Technologien die Leistung pro Rack von 10 kW im Jahr 2020 auf 150 kW im Jahr 2025 gestiegen ist und voraussichtlich bis 2028 auf 1 MW pro Rack ansteigen wird. Für solche Megawatt-Leistungen und extreme Leistungsverdichtungen sind traditionelle Niederspannungs-AC-Verteilungssysteme nicht mehr ausreichend. Daher schlägt das Whitepaper vor, von herkömmlichen 415V AC-Stromsystemen zu einer 800V DC-Verteilungsarchitektur überzugehen, was großes Interesse an einer Schlüsseltechnologie – den Festkörper-Transformern (SST) – geweckt hat.

Vorteile für Rechenzentrum-Projekte: Der Festkörper-Transformer (SST) kann direkt vom Netz-Wechselstrom 10 kV auf Gleichstrom 800 V umwandeln und bietet Vorteile wie kompakte Größe, leichtes Design und integrierte Funktionen wie Blindleistungskompensation und Qualitätsmanagement des Stroms. Hochspannungs-Gleichstrom-Systeme können viele Zwischenkomponenten, wie UPS-Einheiten, entfallen lassen.

Aus der Sicht der Energieverteilungsarchitektur in Rechenzentren ist klar, dass der Übergang zu HVDC (Hochspannungs-Gleichstrom) zahlreiche Vorteile bietet, darunter:

• Höhere Spannung reduziert den Strom, wodurch weniger Kupferkabel oder -leitern benötigt werden.

• Signifikante Reduzierung der Verteilungsgeräte, wodurch viele traditionelle UPS-Einheiten entfallen.

• Substantielle Reduzierung des Raums für Hilfsanlagen – bei Megawatt-Skalen pro Rack würden konventionelle Elektrikräume deutlich mehr Fläche beanspruchen als die Hauptserverräume.

• Verbesserte Wirkungsgrad: SSTs sind selbst signifikant effizienter als traditionelle Transformator, und mit deutlich weniger Stufen der Energieumwandlung in der Gesamtsystemarchitektur werden die Verluste erheblich reduziert.

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, können Energiespeicher-Batteriekabinette direkt an den 800V-Gleichstrombus ("Batterie direkt angehängt") angeschlossen werden, wodurch Zwischenverluste reduziert und die Kosten für Inverter eliminiert werden. Ähnlich können Wind- und Solarenergie auch direkt über DC/DC-Wandler integriert werden. Diese Fortschritte haben eine bedeutende Bedeutung für die Förderung grüner Rechenzentren.

SSTs sind nicht nur auf Rechenzentren beschränkt: Die "Doppel-Kohlenstoff"-Ziele (Kohlenstoffspitze bis 2030, Kohlenstoffneutralität bis 2060) haben die Energieeffizienz in industriellen und zivilen Sektoren auf ein neues Niveau gehoben. In allgemeinen Industrie- und Gewerbegebäuden können SSTs ebenfalls weit verbreitet angewendet werden. Wenn die sekundäre Ausgabe Wechselstrom ist, können SSTs traditionelle Transformator direkt ersetzen. Wenn die sekundäre Spannung Hochspannungs-Gleichstrom ist, wird dies einen transformierenden Schritt für die Gebäudeebene der Gleichstromverteilung sein. Zum Beispiel in der aktuellen Förderung der "Photovoltaik-Speicher-Direkt-Flexibel" (PSDF)-Technologie, von dem Transformator bis zum Busbar, werden zentrale oder verteilte AC/DC-Bidirektionale Inverter nicht mehr benötigt, was nahtlose Gebäude-weite Gleichstromverteilung ermöglicht.

In Bezug auf Bedenken über die Reife von Endnutzergeräten, die mit Gleichstrom betrieben werden, sind solche Geräte nun zunehmend reif, einschließlich:

• Elektrofahrzeuge (EVs): EV-Plattformen sind von 400VDC auf 800VDC und sogar höher entwickelt worden. Diese Systeme legen Wert auf schnelles Laden, hohe Leistungsverdichtung, reduzierte Kupferkabel und verfügen über effiziente Gleichrichter, hochampelige tragbare Kabel, fortschrittliche Sicherheitssteckverbindungen und fehlertolerante Schutzschemata. Hochspannungs-Gleichstrom ermöglicht es Fahrzeugen, sich über bidirektionale Ladestationen zu laden oder sogar Energie zurück ins Netz zu verkaufen (V2G).

• Photovoltaik (PV): Großflächige Solarparks arbeiten typischerweise mit 1000–1500VDC, nutzen reifere DC-Seiten-Schaltgeräte, Sicherungen und Kombinationsboxen, um direkt mit Gleichstrom-Verteilungssystemen verbunden zu werden.

• Energiespeicher (ES): Kommerzielle und industrielle Energiespeichersysteme können direkt an 800V-Gleichstromnetze angeschlossen werden.

• Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC) sowie andere Energiegeräte: Große chinesische HVAC-Hersteller haben bereits Einheiten mit 375V Gleichstromkompatibilität eingeführt.

• LED-Beleuchtung, Steckdosen und andere Endgeräte: Entsprechende Gleichstromprodukte werden jetzt weit verbreitet eingesetzt.

• In Bezug auf SST-Transformator haben inländische Gerätehersteller bereits Produkte eingeführt, die in verschiedenen Szenarien wie Rechenzentren und energieeffizienten Modernisierungen angewendet und gefördert werden.