Die Gegenwart mit der Zukunft verbinden: Rack-basierte DC-Stromverteilung für bestehende AC-Architekturen

Viele Rechenzentren basieren weiterhin auf klassischen AC-Stromarchitekturen, stehen jedoch zunehmend vor steigenden Leistungsanforderungen durch KI- und HPC-Workloads. Rack-basierte DC-Stromverteilung bietet einen pragmatischen Ansatz, bestehende Infrastrukturen effizienter zu gestalten und gleichzeitig den Übergang zu künftigen Hochvolt-DC-Architekturen vorzubereiten. Der Beitrag zeigt, wie sich Legacy-Designs schrittweise modernisieren lassen, ohne bestehende Betriebsmodelle grundlegend zu verändern.

Rack-basierte DC-Stromversorgung reduziert Energieverluste, steigert die Effizienz und ebnet den Weg für umweltbewusste Hochdichte-Rechenzentren der Zukunft.

*Dieser Blog ist der erste Teil einer Reihe, die die wachsende Bedeutung von Rack-Level-DC-Stromversorgung beleuchtet und zeigt, wie sie die Herausforderungen moderner Rechenzentrums-Lasten adressiert.

Die durchschnittliche Leistungsdichte pro Rack hat sich in den vergangenen zwei Jahren verdoppelt – von rund 8 kW auf etwa 17 kW pro Rack. Prognosen gehen davon aus, dass dieser Wert bis 2027 auf 30 kW oder mehr steigen könnte, getrieben durch KI-Workloads. Bereits heute werden Racks mit bis zu 132 kW in größerem Umfang eingesetzt.

Diese Entwicklung verdeutlicht: Rechenzentren benötigen mehr denn je effiziente, hochverdichtete Stromversorgungslösungen, um energieintensive Prozessoren und GPUs zu betreiben – ohne unnötige Energieverluste oder Platzbedarf.

Grenzen traditioneller AC-Architekturen

Klassische AC-Stromarchitekturen erfordern mehrere Umwandlungsstufen und verursachen dabei inhärente Verluste, da Energie in Form von Wärme verloren geht. Einzelne Umwandlungsschritte führen häufig zu Verlusten von 5–10 %. Insgesamt können Verteilungsverluste 10–12 % des gesamten Energieverbrauchs eines Rechenzentrums ausmachen.

Werden mehrere Umwandlungsstufen hintereinander geschaltet – etwa Netz-AC → USV-DC → PDU-AC → Server-DC – summieren sich diese Verluste. Die Folge sind höhere Stromkosten, zusätzlicher Kühlbedarf und Einschränkungen bei der maximalen Leistungsdichte pro Rack.

Vor diesem Hintergrund suchen Betreiber nach effizienteren Alternativen.

Warum Rack-Level-DC an Bedeutung gewinnt

Die Rack-basierte DC-Stromverteilung entwickelt sich zunehmend zu einer skalierbaren und effizienten Alternative zu herkömmlichen AC-Designs. Durch die direkte Bereitstellung von DC-Strom am Rack und bis zum Server entfallen unnötige Umwandlungsstufen – und damit ein erheblicher Teil der Energieverluste.

Weniger Umwandlungsverluste, höhere Effizienz

Traditionelle AC-Systeme durchlaufen mehrere AC/DC- und DC/AC-Umwandlungen – etwa vom Netz zur USV, von der USV zur Verteilung und weiter zu den Server-Netzteilen. Jede Umwandlung führt zu Effizienzverlusten.

Rack-Level-DC-Systeme reduzieren diese Schritte erheblich. Studien zeigen, dass sich zwischen Netzeinspeisung und Serverlast bis zu 10 % Energie einsparen lassen. Geringere Verluste bedeuten niedrigere Betriebskosten und weniger Abwärme – was wiederum die Kühlinfrastruktur entlastet.

Modulare Skalierbarkeit für hohe Leistungsdichten

Rack-Level-DC-Systeme sind modular aufgebaut und ermöglichen eine bedarfsgerechte Skalierung der Stromversorgung.

Müssen zusätzliche GPU-Server oder KI-Trainingscluster integriert werden, lassen sich weitere hot-swappable Gleichrichtermodule oder zusätzliche 33-kW-Shelves im laufenden Betrieb ergänzen – ohne umfangreiche elektrische Umbauten oder Downtime.

Im Gegensatz dazu erfolgen Leistungserweiterungen bei klassischen AC-USV- und PDU-Systemen oft in größeren, weniger flexiblen Einheiten. Rack-Level-DC erlaubt eine schrittweise Erhöhung der Leistungsdichte auf 30, 60 oder sogar über 100 kW pro Rack – bei gleichzeitig hoher Umwandlungseffizienz.

Verbesserte Nachhaltigkeit durch geringere Energieverluste

Weniger Energieverschwendung führt direkt zu Umweltvorteilen. Führende Technologieunternehmen konnten durch die Umstellung von 12V-Server-Stromversorgung auf 48 VDC-Verteilung Energieverluste um mehr als 30 % reduzieren.

Solche Maßnahmen verbessern nicht nur die Power Usage Effectiveness (PUE), sondern senken auch signifikant den CO₂-Fußabdruck.

Akzeptanz durch Branchenführer

Große Technologieunternehmen haben 48-VDC-Lösungen bereits erfolgreich implementiert und berichten von mindestens 30 % höherer Energieeffizienz bei Hochleistungsanwendungen.

Auch die Telekommunikations- und Netzwerktechnik setzt seit Jahrzehnten auf 48-VDC-Systeme – ein Beleg für Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit in unternehmenskritischen Umgebungen.

Durch die Integration in Standards wie das Open Compute Project (OCP) gewinnt DC-Stromversorgung nun auch im Rechenzentrumsmarkt an Dynamik.

Heute verfügbar – zukunftssicher ausgelegt

Rack-Level-DC-Systeme wie das Vertiv™ PowerDirect Rack sind bereits verfügbar und können unmittelbar implementiert werden. Eine vollständige Ablösung bestehender Infrastruktur ist nicht erforderlich.

Die Systeme lassen sich nahtlos in bestehende AC-basierte Anlagen integrieren und ermöglichen eine schrittweise Modernisierung. Gleichzeitig schaffen sie die Grundlage für zukünftige Hochvolt-DC-Architekturen – ohne auf eine branchenweite Einführung von 800 VDC warten zu müssen.

Jetzt handeln – für eine DC-basierte Zukunft

Rack-Level-DC ist keine Übergangslösung, sondern ein grundlegender Wandel in der Energieversorgung von Rechenzentren.

Durch die Reduzierung von Energieverlusten, verbesserte Skalierbarkeit und effizientere Ressourcennutzung können Betreiber ihre Infrastruktur gezielt auf zukünftige Anforderungen ausrichten.

Mit wachsender Branchenakzeptanz und Lösungen wie dem Vertiv™ PowerDirect Rack ist jetzt der richtige Zeitpunkt, die Vorteile von DC-Stromversorgung im eigenen Rechenzentrum zu prüfen.

Der zweite Beitrag dieser Reihe beleuchtet die konkreten Schritte zur Implementierung höherer DC-Spannungsarchitekturen und zeigt, wie sie langfristig zur Effizienz, Investitionssicherheit und Anpassungsfähigkeit von Rechenzentren beitragen.