Vertiv GmbH

Tauchen Sie ein in die innovativen Funktionen des Vertiv™ PowerDirect Rack 33kW und erfahren Sie, wie es die Stromversorgung moderner Rechenzentren neu definiert.

*Dieser Blog ist der dritte Teil einer Reihe, die das Potenzial höherer DC-Spannungsinfrastrukturen für Rechenzentren, frühe Praxisbeispiele sowie Rack-basierte DC-Stromversorgungssysteme als praktikable Brücke in eine 800-VDC-Zukunft beleuchtet.

Moderne Rechenzentren müssen stetig steigende Leistungsanforderungen bewältigen und dabei Effizienz, Skalierbarkeit und Nachhaltigkeitsziele in Einklang bringen. Da viele Standorte weiterhin auf AC-Netzeinspeisung basieren, ist keine vollständige Umstellung auf Hochvolt-DC erforderlich, um Effizienz und Energieausnutzung zu verbessern.

Das Vertiv™ PowerDirect Rack 33kW steht im Zentrum dieser Entwicklung. Kompakt, modular und zukunftssicher konzipiert, bietet dieses DC-Stromversorgungssystem die Flexibilität und Leistungsfähigkeit, die heutige KI- und Hyperscale-Workloads erfordern.

Effizienz als Schlüssel: Reduzierung von AC-DC-Umwandlungsschritten

Für einen detaillierten Vergleich traditioneller AC-Architekturen mit DC-basierten Stromversorgungskonzepten empfiehlt sich der erste Beitrag dieser Reihe: „Bridging the Present to the Future: Rack-level DC Power Distribution for Legacy AC Designs“.

Die Reduzierung der Umwandlungsschritte ergibt sich aus dem Wegfall klassischer USV-Systeme (UPS) sowie dem Einsatz von Battery Backup Units (BBUs) auf der 50-VDC-Schiene. Bei sehr leistungsstarken Racks beanspruchen BBUs jedoch erheblichen Platz, sodass weiterhin eine USV eingesetzt wird – in diesen Fällen entfällt die Reduktion der Umwandlungsstufen.

Die Effizienzsteigerung resultiert vor allem daraus, dass AC-zu-50-VDC-Gleichrichter effizienter arbeiten als in Servern integrierte Netzteile. Letztere laufen häufig mit weniger als 50 % ihrer Nennleistung, da sie redundant ausgelegt sind.

Die 50-VDC-Einheiten hingegen arbeiten parallel und können bedarfsgerecht dimensioniert werden, um Effizienz und Redundanz optimal auszubalancieren.

Zudem verlagert sich die Stromumwandlung aus dem Server heraus. Dadurch wird im Server selbst Platz für zusätzliche Rechenkomponenten frei – etwa GPUs, Speicher oder Beschleuniger. Dies ist insbesondere in KI- und HPC-Umgebungen entscheidend, in denen maximale Compute-Dichte pro Rack gefragt ist. Gleichzeitig vereinfacht sich das Serverdesign, und der Luftstrom wird verbessert, was das thermische Management unterstützt.

Entwicklung der Rechenzentrumsarchitektur: Von der Raum- zur Rack-basierten Stromversorgung

Architektur 2: Rack-Stromversorgung mit zentraler USV

• Stromverteilung von einer zentralen USV zu den einzelnen Racks
• Keine Netzteile im Server: Power-Shelves im Rack wandeln AC in 50 VDC
• Höhere Leistungsdichte pro Rack (bis ca. 140 kW)
• Schutz auf Raumebene

Architektur 3: Rack-Stromversorgung mit In-Rack-Batterien (BBU)

• Keine zentrale USV
• Umwandlung und Backup erfolgen im Rack
• Power-Shelves mit BBUs wandeln AC in einem Schritt in 50 VDC
• Redundanz auf Rack-Ebene
• Leistungsgrenze typischerweise bei ca. 60 kW pro Rack aufgrund des BBU-Platzbedarfs

Der Einsatz von 800-VDC-Architekturen reduziert weitere Umwandlungsschritte. Während bei klassischen USV- und 50-VDC-Systemen vier Umwandlungen erforderlich sind, reduziert sich dies mit 800-VDC-Systemen auf zwei: AC zu DC im 800-VDC-System und anschließend DC zu DC im 50-VDC-Ausgangssystem.

Effizienz in der Praxis: Vertiv™ PowerDirect Rack 33kW

Als Praxisbeispiel dient das Vertiv™ PowerDirect Rack 33kW. Es handelt sich um eine DC-Power-Shelf-Lösung, die eine resiliente und skalierbare Stromversorgungsbasis direkt ins IT-Rack bringt – abgestimmt auf Hyperscale- und KI-Anforderungen.

Hohe Leistungsdichte

Jede PowerDirect-Einheit liefert 33 kW (660 A bei 50 VDC) und belegt nur 1 Höheneinheit (1U). Durch Stapelung sind bis zu 132 kW pro Rack möglich – ideal für hochverdichtete KI- und HPC-Umgebungen.

Modular und hot-pluggable

Hot-swappable 5,5-kW-Module werden zentral gesteuert. Zusätzliche Shelves lassen sich im laufenden Betrieb integrieren. Für Hyperscaler ist diese kontinuierliche Verfügbarkeit bei wachsender Leistungsdichte essenziell.

Duale AC/HVDC-Eingangskompatibilität

Das System unterstützt sowohl klassische AC-Einspeisung (400/230 bis 480/277 VAC, dreiphasig) als auch zukünftige 800-VDC-Quellen (190–410 VDC).

Unabhängig von der Eingangsquelle bleibt der 50-VDC-Ausgang stabil. Dies ermöglicht eine langfristige Anpassungsfähigkeit – Betreiber können bestehende Infrastruktur nutzen und sich gleichzeitig auf eine Hochvolt-DC-Zukunft vorbereiten.

Hoher Wirkungsgrad

Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 97,5 % minimiert das System Energieverluste und reduziert den Kühlbedarf.

Auch bei Teillast bleibt die Effizienz hoch – Anlagen werden nicht durch erhöhte Energieverluste im Nicht-Spitzenbetrieb „bestraft“. Dies reduziert indirekte Kosten durch zusätzliche Kühlung und ineffiziente Stromnutzung.

OCP-konform und integrationsbereit

Das System ist kompatibel mit OCP Open Rack V3 HPR-Spezifikationen und fügt sich nahtlos in moderne Hyperscale-Umgebungen ein. Gleichzeitig eignet es sich auch für Retrofit-Szenarien und Greenfield-Projekte außerhalb des OCP-Ökosystems.

Der nächste Schritt in Richtung Effizienz

DC-Stromarchitekturen steigern die Effizienz und ermöglichen höhere Leistungsdichten pro Rack im Vergleich zu klassischen Systemen. Sie bieten eine praktikable Übergangslösung zwischen heutigen AC-basierten Rechenzentren und zukünftigen Hochvolt-DC-Infrastrukturen.

Das Vertiv™ PowerDirect Rack vereint hohe Leistungsdichte, Modularität und Zukunftssicherheit in einer Lösung. Ob zur Unterstützung aktueller KI-Workloads oder als Vorbereitung auf eine 800-VDC-Architektur – es setzt neue Maßstäbe in der Energieversorgung moderner Rechenzentren.