Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie
Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie

Betrieb von KI-fähigen Rechenzentren

Alle ausklappen Alle einklappen

AI-fähige Rechenzentren treiben den globalen Stromverbrauch in neue Dimensionen. Bis 2030 könnten Rechenzentren 2,5–5 % des weltweiten Stromverbrauchs ausmachen – doppelt so viel wie heute.
Gleichzeitig führen schnell wachsende KI-Lasten zu volatilen und hochdynamischen Leistungsprofilen, die das Stromnetz belasten und bestehende Infrastrukturen an ihre Grenzen bringen.
Hinzu kommt ein weltweiter Kupfermangel, der konventionelle Stromverteilungsarchitekturen in Skalierbarkeit und Nachhaltigkeit einschränkt.
Moderne Rechenzentren benötigen daher neue Technologien in Leistungselektronik, Verteilung und Regelung, die über klassische AC-Systeme weit hinausgehen.

Fraunhofer bietet ein umfassendes Kompetenzportfolio für sichere, effiziente und zukunftssichere Energieinfrastrukturen von Rechenzentren.
Unsere Lösungen decken alle Ebenen ab – von Mittelspannungs-AC/DC-Schnittstellen bis hin zu Rack-Level-Wandlern und integrierten Energiespeichern.

Lösungen für Energiedistribution & Netzstabilität

  • Modulare, flexible Solid-State-Transformatoren (SSTs) für skalierbare, kompakte MVDC-Verteilnetze.
  • Modular-Multilevel-Converter (MMC)-basierter direkter Mittelspannungs-AC-Netzanschluss
    (derzeitiger URL-Name fehlerhaft; sollte nicht „multi-energy-power-converters“ heißen).
  • Integration von erneuerbaren Energien und Energiespeichern, inkl. Dimensionierung, Energiemanagement und Regelstrategien.

 

AC-/DC-Netzregelung & Stabilität

  • Nichtlineare Modellierung und Regelung von MS- und NS-Hybridnetzen, inkl. transiente Stabilität.
  • Interoperabilitätsstudien für nahtlose Systemintegration.
  • Hardware-in-the-Loop (HiL) Tests für realitätsnahe Validierung.
  • Bereitstellung von Netzdienstleistungen – von SST-Funktionalitäten bis hin zu Smart-Transformer-Konzepten.

 

Rack-Level-Stromversorgung & Superkondensatoren

Unsere Technologien kombinieren moderne Leistungselektronik, Hochfrequenzmagnetik, intelligente Regelung und integrierte Energiespeicher – die Basis der nächsten Generation resilienter und nachhaltiger Rechenzentrumsinfrastrukturen.

Technologische Kernbausteine:

  • Solid-State-Transformer-Technologie für effiziente AC/DC-Schnittstellen und MVDC-Netze.
  • MMC-Architekturen für direkte Mittelspannungsanbindung mit hoher Skalierbarkeit.
  • Hybrid-AC/DC-Netzregelungssysteme mit fortschrittlicher transienter Stabilitätsmodellierung.
  • GaN-basierte Hochleistungskonverter für die Stromversorgung auf Rack-Ebene.
  • Planare Magnetik für kompakte, thermisch optimierte Transformatoren.
  • Eingebettete Superkondensatoren & Monitoring für hohe Zuverlässigkeit und ultraschnelle Leistungsbereitstellung.

 

GaN-basierter DC/DC-Wandler

Ein hocheffizienter Wandler, der die Galliumnitrid-Technologie nutzt.

Mehr Info
 

Planartransformatoren

Optimierung von Platz und Leistung bei der Energieumwandlung.

Mehr Info
 

Aktive Zuverlässigkeit

  • Thermisches Management
  • Zustandsüberwachung
  • Zuverlässigkeitsorientierte Steuerung
Mehr Info

Mit unseren Technologien profitieren Betreiber von:

  • Deutlich höherer Energieeffizienz dank DC-Verteilung, Wide-Bandgap-Leistungselektronik und reduziertem Kupfer-/Eisenbedarf.
  • Verbesserter Netzstabilität, selbst bei extremen KI-Lastschwankungen.
  • Zukunftssicherer Skalierbarkeit durch modulare SST- und MMC-Architekturen.
  • Reduzierten Materialkosten, insbesondere in Zeiten globaler Kupferknappheit.
  • Höherer Verfügbarkeit & Zuverlässigkeit durch integrierte Fehlertoleranz und intelligentes Monitoring.
  • Einfache Integration erneuerbarer Energien, was nachhaltige und CO₂-reduzierte Rechenzentren ermöglicht.

Fraunhofer bietet ein vollständig integriertes, wissenschaftlich fundiertes Ökosystem für KI-bereite, nachhaltige und resiliente Rechenzentrumsenergien.