de.wedoany.com-Bericht: Der in Kalifornien ansässige Hersteller von Leistungselektronik, Enphase Energy, hat eine neue Solid-State-Transformator-Technologie für die Stromversorgungs-Infrastruktur der nächsten Generation von Rechenzentren vorgestellt, einschließlich einer Hochspannungs-Gleichstrom-Rack-Stromversorgungsarchitektur für Arbeitslasten im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI).
Der IQ Solid-State-Transformator (IQ SST) des Unternehmens verwendet keinen einzelnen großen zentralen Konverter, sondern realisiert die Stromumwandlung durch 342 Module mit geringer Leistung in jedem standardmäßigen 1,25-MW-Rack und erreicht einen Wirkungsgrad von 98,5 %.
Enphase gibt an, dass dieser verteilte Ansatz eine Verfügbarkeit von 99,999 % bei den schwankenden Leistungsspitzen aufrechterhalten kann, die Rechenzentren plagen und zu einer Belastung für das Stromnetz machen.
Für Betreiber von Rechenzentren sind Leistungsschwankungen und die Umwandlung von herkömmlichen Mittelspannungs-Wechselstromsystemen in Hochspannungs-Gleichstromarchitekturen anhaltende Probleme im Zusammenhang mit dem Netzverhalten.
Die Internationale Energieagentur (IEA) warnt in einem Bericht mit dem Titel „Energie und KI – Schlüsselfragen“ davor, dass die durch Arbeitslasten von KI-Rechenzentren verursachten unvorhersehbaren Leistungsschwankungen mit zunehmender Leistungsdichte der KI-Hardware und fortschrittlicheren GPUs noch gravierender werden. Der Bericht stellt fest, dass die zentrale Herausforderung bei der Stromübertragung darin besteht, den Platz- und Materialbedarf der Stromversorgungsgeräte zu minimieren, die Kapitalkosten zu senken und die Stromumwandlungsverluste zu reduzieren. Stromumwandlungsverluste erzeugen erhebliche Wärmemengen, die zusätzlich zu der von der IT-Ausrüstung erzeugten Wärme bewältigt werden müssen.
Die Autoren des IEA-Berichts geben an, dass Leistungselektronik auf Basis von Galliumnitrid (GaN) eine von mehreren praktikablen Lösungen zur Platzersparnis bei der Stromumwandlung ist. Sie weisen gleichzeitig darauf hin, dass China 99 % des Angebots kontrolliert, und nennen Leistungselektronik auf Basis von Siliziumkarbid (SiC), Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Batterien sowie Ferritkerne für Festkörpertransformatoren als Lösungen.
Der IQ SST von Enphase verwendet Halbleiter auf GaN-Basis und ist mit einer verteilten Architektur aufgebaut. Andy Newbold, Senior Director of Corporate Communications bei Enphase Energy, sagt, das Unternehmen habe zwei Jahrzehnte gebraucht, um zu beweisen, dass verteilt besser ist als zentralisiert – zunächst im Bereich Solarenergie, dann bei Batterien, und nun werde dieser Ansatz auf den Bereich der Rechenzentrumsstromversorgung angewendet.
Ende Juni trat Enphase Energy als Platinum-Mitglied der Open Compute Project (OCP) Foundation bei und teilt seine IQ-SST-Plattform mit dem Netzwerk von fast 700 Einzelpersonen und Organisationen der Stiftung, um gemeinsam die nächste Generation von Computerhardware zu entwerfen. Newbold sagt, die Stromversorgungsarchitektur solle nicht hinter verschlossenen Türen gelöst werden. Diese Standards würden gerade entwickelt, und die Branche bewege sich in Richtung 800 VDC. Enphase bringe zwei Jahrzehnte Erfahrung im Bau verteilter, halbleiter- und softwaredefinierter Leistungselektronik mit und habe die Massenfertigung realisiert.
Der IQ SST von Enphase Energy, der erstmals im April vorgestellt wurde, kann Mittelspannungs-Wechselstrom der Anschlussklassen 15 kV und 35 kV direkt in einem Schritt in geregelte 800 VDC umwandeln. Diese Methode reduziert eine Kette von Transformatoren und Konvertern auf einen einzigen Schritt.
Das im IQ SST verwendete Leistungsmodul stammt aus Enphases neunter Generation von Mikrowechselrichtern. Es verwendet die gleiche GaN-Leistungsschaltertechnologie und wird von dem kundenspezifischen 22-nm-Chip des firmeneigenen Steuerungs-ASICs der fünften Generation, „Kestrel“, koordiniert. Enphase wird den IQ SST auf derselben automatisierten Plattform herstellen, die bereits für den Versand von Millionen von Mikrowechselrichtern verwendet wird. Die Leistungsmodule können mit standardmäßigen Halbleiterkomponenten in großen Stückzahlen gebaut und an die US-amerikanischen Fertigungsstätten geliefert werden, wobei die bestehende Lieferkette des Unternehmens genutzt wird.
Da die IQ-SST-Plattform ohne interne Batterien betrieben werden kann, reduziert oder eliminiert sie die Notwendigkeit von Rack-seitigen Batterie-Nebenboxen und unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV), die Betreiber normalerweise einplanen und zusätzlichen Platz auf dem Rechenzentrumsboden vorsehen müssen. Newbold sagt, für Rechenzentrumsentwickler sei die Rückgewinnung von Platz für die Racks ein echter Mehrwert, wenn jeder Quadratfuß mit der Rechenleistung konkurriere.
Er sagt, die Zusammenarbeit von Enphase mit der OCP Foundation werde sich um den Austausch „echter Ingenieursarbeit“ drehen. Obwohl der Schwerpunkt derzeit auf Rechenzentren liege, sagt Newbold, dass der Bedarf an derselben verteilten, softwaredefinierten Architektur auf andere große Hochleistungsmärkte ausgeweitet werden könnte. Derzeit werde der US-amerikanische Bedarf bis 2031 auf über 11 GW geschätzt. Er fügt hinzu, dass das Unternehmen sehe, wie die Technologie in Zukunft Anwendungen wie Solarenergie im Versorgungsmaßstab, Batterien und das Laden von Elektrofahrzeugen unterstützen könne. Enphase erwartet für später in diesem Jahr eine vollständige Systemdemonstration, Kundenpiloten im Jahr 2027 und den Beginn der Serienauslieferung voraussichtlich Ende 2027 oder Anfang 2028.
