SHIELDX™ Dynamische Leistungsstabilisierung
SHIELDX™ – für KI-fähige Rechenzentren
Wir stabilisieren die Zukunft des High-Density-Computing
KI- und groß angelegte Machine-Learning-Cluster verändern die globalen Energiearchitekturen in nie dagewesenem Tempo. Noch vor wenigen Jahren galt ein 20-MW-Rechenzentrum als groß. Heute skalieren KI-Rechenzentren routinemäßig von 100 MW bis in den Gigawattbereich – und die größten Betreiber planen bereits weit darüber hinaus.
Moderne KI-Workloads erzeugen extrem schnelle Lastsprünge im Multi-Megawatt-Bereich – von 80 % auf 40 % und wieder zurück auf 90 %, alles innerhalb von Millisekunden. Diese Lastschwankungen wirken weit in die vorgelagerten Netze zurück und belasten die Übertragungsnetze zunehmend – in vielen Regionen bereits so stark, dass die Netzstabilität gefährdet ist.
Die Wende zur „Behind-the-Meter“-Energieversorgung
Da Netzanschlusswartezeiten steigen und die verfügbare Netzleistung begrenzt wird, setzen Betreiber verstärkt auf Behind-the-Meter-Eigenerzeugung (BTM), um ihre Stromversorgung abzusichern. Doch dieser notwendige Wandel bringt eigene Herausforderungen mit sich.
In klassischen Rechenzentren wirkt das öffentliche Netz wie ein gigantischer Puffer – es gleicht Lastspitzen aus und nimmt bei sinkender Auslastung überschüssige Leistung auf.
Bei einer autonomen Eigenerzeugung entfällt dieser Puffer vollständig. Motoren und Turbinen müssen plötzliche, hochdynamische Lastwechsel direkt bewältigen – eine Aufgabe, für die sie nicht ausgelegt sind. Genau hier beginnt die eigentliche Herausforderung.
Derzeit werden nur 1 % aller Rechenzentren ausschließlich mit BTM-Insellösungen betrieben. In den nächsten fünf Jahren soll dieser Anteil jedoch auf 30 % steigen – getrieben durch begrenzte Netzkapazitäten, steigende KI-Lasten und den Bedarf an hochzuverlässigen, autarken Energiearchitekturen.
Entwickelt für KI-Transienten. Entwickelt für den Inselbetrieb.
Hier setzt SHIELDX™ an und bietet gegenüber herkömmlichen Stabilisierungstechnologien deutliche Vorteile: eine ultraschnelle, bidirektionale Leistungsaufnahme und eine hohe Kurzschlussleistung – essenziell, um sowohl die Rechenzentrumslast als auch die Erzeugungsanlage im Inselbetrieb stabil zu halten.
Kernkomponenten von SHIELDX™:
- Ein hochträgheitsbasiertes elektromechanisches Stabilisierungssystem zur kontinuierlichen Spannungs- und Frequenzregelung.
- Ultraschnelle, bidirektionale kinetische Leistungsmodule, die Wirkleistung in Echtzeit aufnehmen oder einspeisen.
- Eine modulare, skalierbare Architektur, die zwischen Erzeugungsanlage und Rechenzentrumsverteilung installiert wird.
Durch diese Architektur ist SHIELDX™ in der Lage, sowohl große Lastsprünge als auch die schnellen, häufigen Transienten typischer KI-Workloads zu bewältigen – inklusive echter Kurzschluss- und Hochleistungs-Fehlerabschaltfähigkeit, bei durchgehend höchster Power-Quality.
Warum Inselkraftwerke SHIELDX™ benötigen
Selbst modernste Motoren und Turbinen können mit den schnellen Lastwechseln großer KI-Workloads nicht Schritt halten. Ihre mechanischen Rampenraten sind schlicht zu langsam – Laständerungen in Hunderten Millisekunden benötigen oft viele Sekunden zum Nachregeln. Das führt zu:
- Stark belastende, wiederholte Rampenzyklen
- Verkürzte Lebensdauer der Motoren
- Ineffizienter Kraftstoffeinsatz
- Erhöhtes Ausfall- und Abschaltrisiko bei großen Lastsprüngen
- Instabilität synchronisierter Aggregate
- Weiterreichende Spannungsstörungen
Derzeit wird dies häufig mit ineffizienten Maßnahmen kompensiert, die für die Geschwindigkeit und Magnitude moderner KI-Dynamiken nie ausgelegt waren.
Das Problem der Überdimensionierung
Eine weitverbreitete, jedoch unzureichende Reaktion auf KI-Lastvolatilität ist das Überdimensionieren der Kraftwerksleistung, also die Installation weiterer Motoren oder Turbinen, die ausschließlich dazu dienen, extreme Lastsprünge abzufangen.
Dies hat jedoch erhebliche Nachteile:
- Höhere Emissionen
- Geringere Betriebseffizienz
- Erhöhter Brennstoffverbrauch
- Größerer Platzbedarf und höhere Investitionskosten
- Höherer Wartungsaufwand für unzureichend ausgelastete Anlagen
Einschränkungen von Batteriespeichern
Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) können bei bestimmten Schwankungen helfen, doch große, ultraschnelle KI-Lastschritte übersteigen ihre typischen Fähigkeiten.
- C-Rate-Grenzen beschränken Entlade- und Ladegeschwindigkeiten
- Schnelle Zyklen führen zu Überhitzung und thermischer Belastung.
- Der Verschleiß beschleunigt sich dramatisch, was zu wiederholten Investitionen führt.
SHIELDX™ stabilisiert KI-Transienten an ihrer Quelle und ermöglicht eine präzise Dimensionierung der Kraftwerke – ohne Überbau und ohne die Verschleißzyklen von Batteriesystemen.
Doppelseitige Schutzwirkung entlang der gesamten Energiekette
SHIELDX™ sorgt für eine kontinuierliche Stabilisierung — Es schützt die Erzeugungsanlage vor den dynamischen KI-Lasten und das Rechenzentrum vor Störungen seitens der Erzeugung.
1. Schutz vor KI-Lastspitzen
KI-Workloads können fast augenblicklich um mehrere Megawatt variieren – viel schneller, als es jede Technologie zur Stromerzeugung ermöglicht.
Während dieser Lastspitzen speist SHIELDX™ sofort Wirkleistung ein und verschafft den erzeugenden Aggregaten so effektiv Zeit, um die Leistung zu liefern.
Sinkt die Last, wird die dann vorhandene überschüssige Energie absorbiert und als kinetische Energie gespeichert.
Die Kraftwerksleistung bleibt gleichmäßig und kontrolliert. Dies:
- verhindert Frequenzabfälle
- reduziert thermische und mechanische Belastungen
- sorgt dafür, dass die Generatoren effizient und innerhalb ihrer optimalen Rampenraten arbeiten.
2. Schutz bei Ausfällen während der Stromerzeugung
Fällt eine Turbine oder ein Motor aus, stabilisiert SHIELDX™ sofort Spannung und Frequenz und übernimmt aktiv Leistung. Das ermöglicht:
- Stressfreie Lastübernahme durch verbleibende Aggregate
- Saubere Synchronisation der Reserveleistung
- Keine Spannungsschwankungen oder Frequenzausreißer im Rechenzentrum
3. Unterbrechungsfreie Stabilität und Konditionierung
Egal, ob Störungen von der Last- oder der Erzeugerseite ausgehen – SHIELDX™ reagiert sofort, ohne dass seine Reaktionsgeschwindigkeit durch die Zyklen der Steuerlogik oder die chemischen Reaktionszeiten von Batteriesystemen begrenzt wird. Dadurch bleiben Spannung und Frequenz innerhalb von ±1 % stabil. Gleichzeitig ermöglicht das System eine leistungsstarke Fehlerbeseitigung – über den gesamten Lebenszyklus hinweg, ohne dass seine Stabilisierungskapazität nachlässt.
Modular. Skalierbar. Sofort einsatzbereit.
Die „built-to-stock“-Architektur von SHIELDX™ ermöglicht extrem schnelle Bereitstellung – sowohl in der Planungsphase neuer Anlagen als auch als Retrofit für bestehende Standorte, die bereits unter KI-bedingten Stabilitätsproblemen leiden.
Als Container-Lösung lässt sich SHIELDX™ nahtlos in Neubauten integrieren oder mit minimalem Eingriff in bestehende Umgebungen installieren.
Wesentliche Vorteile:
- Kompatibel mit gemischten Erzeugungsparks (Gasturbinen, Hochgeschwindigkeits-Gensets, Hybridkonzepte)
- Geeignet für netzgekoppelte wie auch für Inselanlagen
- Built-to-stock – Lieferung innerhalb von 4–6 Wochen
- Ideal als Retrofit-Lösung bei bestehenden Stabilitätsdefiziten
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Let’s talk behind-the-meter (island) power for AI data centers
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