In den letzten Jahren haben Rechenzentren ein beispielloses Wachstum erlebt, das vor allem durch die rasante Entwicklung der künstlichen Intelligenz (KI) angetrieben wurde.
Dieser Anstieg geht mit einem enormen Energiebedarf einher, da immer mehr Rechenzentren gebaut werden und die Rechenlasten immer energieintensiver werden. Dies stellt nicht nur eine große Belastung für die bestehenden Stromnetze und die Infrastruktur dar, sondern unterstreicht umso mehr die Notwendigkeit von zuverlässigen und effizienten Speichersystemen.
Die Batterietechnologie entwickelt sich zu einer Schlüssellösung, um den Energiebedarf von Rechenzentren zu decken, eine zuverlässige Notstromversorgung bereitzustellen und eine stärkere Nutzung erneuerbarer Energiequellen zu ermöglichen.
Inhaltsverzeichnis
Ein Batteriespeichersystem (BESS) ist eine Batteriebank, die mit einer Reihe von Wechselrichtern und Steuerungen verbunden ist. Das System speichert Energie und gibt sie bei Bedarf ab, z. B. bei Stromausfällen, Störungen der Stromqualität oder in Zeiten hoher Nachfrage.
Ein BESS trägt dazu bei, die Stromversorgung zu stabilisieren, die Abhängigkeit von mit fossilen Kraftstoffen betriebenen Notstromaggregaten zu verringern und die Integration von erneuerbaren Energien zu unterstützen. Angesichts des allgemeinen Trends in Richtung Dekarbonisierung ist dies ein potenziell bahnbrechendes Instrument für die Branche.
Diese Systeme sind so konzipiert, dass sie eine Notstromversorgung für Zeiträume von 15 Minuten bis zu mehreren Stunden bereitstellen, je nach Kapazität des Systems und den Anforderungen des Rechenzentrums. Ein BESS soll die vorhandenen Generatoren und unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) nicht ersetzen, sondern sie vielmehr ergänzen und mögliche Stromlücken überbrücken.
Ein BESS liefert bei Stromausfällen sofortigen Ersatzstrom, sodass wichtige Systeme im Rechenzentrum ohne Unterbrechung weiterarbeiten können. Dies gibt den Betreibern Zeit, Ersatzgeneratoren in Betrieb zu nehmen oder sicher auf alternative Stromquellen umzusteigen.
Diese Systeme stabilisieren Spannung und Frequenz. Dadurch reduzieren sie die Schwankungen, die möglicherweise wichtige Geräte beschädigen könnten.
Ein BESS kann die Emissionen und die Lärmbelastung reduzieren, die mit der Nutzung herkömmlicher Generatoren einhergehen.
Durch die Entladung gespeicherter Energie in Zeiten hoher Stromnachfrage reduzieren diese Systeme die Belastung des Stromnetzes erheblich und senken gleichzeitig die Energiekosten.
Nachts, wenn die Solarstromerzeugung nicht möglich ist, kann ein BESS gespeicherte Energie liefern, um den Betrieb aufrechtzuerhalten.
| Batterieart | Einführung in Rechenzentren (2025) | Lebensdauer (ca.) | Ladezustand (SOC) | Vergleich mit anderen Technologien | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ventilgesteuerte Blei-Säure-Batterie (VRLA) | 15–20 % | 300–800 Zyklen | Sollte nur bis zu 70 % entladen und anschließend schnell wieder aufgeladen werden, um die Alterung zu verlangsamen und die Lebensdauer der Batterie zu erhalten | Beliebte, aber ältere Technologie |
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| Lithium-Eisenphosphat (LFP) | 60–70 % | 5000–6000 Zyklen | Kann bis auf 10–20 % entladen werden, um die Lebensdauer der Batterie zu erhalten | Derzeit beste Alternative zu Bleisäure |
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| Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) | 20–25 % (hauptsächlich Nordamerika) | 3000–4000 Zyklen | Kann bis auf 20 % entladen werden, um die Lebensdauer der Batterie zu erhalten | Hauptkonkurrent von LFP |
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| Natrium-Ionen-Batterie | Marktanteil von ~5 % (erwartetes Wachstum auf 30 % bis 2030 bei Energiespeicheranwendungen) | 2000–5000 Zyklen | Kann bis zu 0 % SOC betrieben werden, der empfohlene SOC-Bereich liegt jedoch bei 10–90 % SOC | Am vielversprechendsten für Energiespeichersysteme |
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| Redox-Flow-Batterie | < 2 % | 2000–5000 Zyklen | Redox-Flow-Batterien sind die einzigen, die von 100 bis 0 % SOC betrieben werden können, ohne dass das Risiko einer signifikanten Verschlechterung besteht | Könnte in Bezug auf die Lebensdauer mit LFP konkurrieren, wenn die Installationskosten sinken |
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| Nickel-Zink (NiZn) | < 1 % | 500 bis 250.000+ Zyklen je nach Entladetiefe | Kann bis auf 30 % entladen werden, um die Lebensdauer der Batterie zu erhalten | Vielversprechende Alternative mit dreifacher Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Batterietechnologien, halbem Platzbedarf und einem Drittel des Gewichts |
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| Festkörperbatterie | Sehr geringe Verbreitung | 8000–10.000 Zyklen | Benötigt ca. 10 Minuten, um eine 80%ige Steigerung des SOC zu erreichen | Ähnlich wie LFP, aber mit festem Elektrolyt anstelle von Flüssigkeit |
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Wie können wir unter Berücksichtigung all dieser Faktoren bestimmen, welcher Batterietyp am besten zu den Anforderungen eines bestimmten Rechenzentrums passt?
Die Auswahl der optimalen Batterielösung beginnt mit einer Bewertung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO). Es ist wichtig, sowohl die Anfangskosten pro installierter kWh als auch die langfristigen Kosten für Austausch, Effizienzverlust, Kühlungsbedarf, Platzbedarf, Wartung und Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen.
Auch die Verfügbarkeit von Materialien und geopolitische Faktoren spielen bei dieser Entscheidung eine Rolle. Da viele Komponenten aus China bezogen werden, sind die Projekte den sich verändernden Kosten, Risiken von Zöllen und Verzögerungen in der Lieferkette ausgesetzt. Und obwohl die lokale Batterieproduktion expandiert, sollten wir uns künftig auf veränderte Handelspolitiken und mögliche Störungen einstellen.
Ein weiterer wichtiger Faktor ist natürlich die Batterieleistung, die sich an der Lebensdauer, dem Wartungsbedarf und der allgemeinen Zuverlässigkeit messen lässt. Die Datensicherheit hängt auch von der Fähigkeit der Batterie ab, Redundanz zu unterstützen und den Betrieb des Rechenzentrums auch bei Ausfällen aufrechtzuerhalten.
Schließlich legen immer mehr Unternehmen Wert auf Nachhaltigkeit und entscheiden sich daher für Batterien, die sowohl zuverlässig als auch leichter zu recyceln sind – und das ohne zusätzliche Kosten.
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Technical expert and consultant in batteries and electrical propulsion systems, Stéphane holds a Physics degree with specializations in Photonics, Optics, Electronics, Robotics, and Acoustics. Invested in the EV transformation, he has designed industrial battery packs for electrical bikes. In his free time, he runs a YouTube channel on everything electrical.
Lithium-Ionen-Batterien stellen seit Jahren eine zuverlässige Stromversorgung für eine Vielzahl von Geräten und Elektrofahrzeugen dar. Doch nun kündigt sich mit den Festkörperbatterien eine neue Generation von Stromspeichern an, die das Potenzial hat, die Branche zu revolutionieren. Es stellt sich jedoch die Frage, inwiefern diese Behauptung zutrifft.
Die Batterie ist das teuerste Teil in einem Elektroauto, daher ist ein zuverlässiger Herstellungsprozess wichtig, um kostspielige Defekte zu vermeiden. Zudem ist die Nachfrage nach Batterien für Elektrofahrzeuge hoch, was die Hersteller unter Druck setzt, die Produktion zu maximieren, ohne Kompromisse bei der Qualität einzugehen. Daher ist Roboterautomatisierung fast überall bei der Herstellung von Batterien zu finden.
Batteriewärmemanagement ist in Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen unerlässlich, um die Temperatur der Batterien zu regulieren. Dabei werden Kühl- und Heizsysteme verwendet, um die Temperatur in einem optimalen Bereich zu halten, Temperaturschwankungen zwischen Zellen zu minimieren, Supercharging zu ermöglichen, Fehlfunktionen und thermisches Durchgehen zu verhindern und die Lebensdauer der Batterie zu maximieren.
