Entwicklung von LV- und MV-Stromkabeln in europäischen Rechenzentren: Typen und Trends

Rechenzentren sind zu unverzichtbaren Säulen der digitalen Wirtschaft geworden und bieten eine wichtige Infrastruktur für die Speicherung, Verarbeitung und Übertragung großer Datenmengen. Mit dem Anstieg der Nachfrage nach Rechenzentren in ganz Europa ist auch der Bedarf an einer zuverlässigeren, effizienteren und skalierbareren Strominfrastruktur gestiegen. Dies hat erhebliche Fortschritte bei den für den Betrieb von Rechenzentren unverzichtbaren Niederspannungs- (LV) und Mittelspannungsstromkabeln (MV) erforderlich gemacht. Die Entwicklung von LV- und MV-Stromkabeln wurde durch den steigenden Strombedarf moderner Rechenzentren sowie durch regionale Vorschriften, Umweltbelange und technologische Innovationen vorangetrieben. In diesem Artikel wird untersucht, wie sich LV- und MV-Stromkabel im Laufe der Jahre in europäischen Rechenzentren verändert haben, wobei Kabeltypen und regionale Unterschiede in Europa hervorgehoben werden.

Übersicht über LV- und MV-Stromkabel
Niederspannungskabel (LV), die in der Regel für bis zu 1.000 Volt (1 kV) ausgelegt sind, werden zur Stromverteilung innerhalb eines Rechenzentrums an kritische Komponenten wie Server-Racks, Beleuchtung und Kühlsysteme verwendet. Mittelspannungskabel (MV), die in der Regel zwischen 1 kV und 36 kV liegen, werden zur Übertragung von Strom von Umspannwerken zu den Verteilungssystemen innerhalb von Rechenzentren verwendet. MV-Kabel dienen häufig als primäre Backbone-Verbindung für die Stromverteilung an verschiedene Bereiche des Rechenzentrums in größeren Anlagen.

In der Vergangenheit wurden Rechenzentren hauptsächlich mit Niederspannung betrieben, da die Anlagen kleiner waren und der Strombedarf überschaubarer war. Mit der Expansion der Rechenzentren, insbesondere mit dem Aufkommen von Hyperscale-Anlagen, hat der Bedarf an einer Stromverteilung mit höherer Kapazität jedoch zu einem vermehrten Einsatz von MV-Kabeln geführt, um größere Stromlasten effizienter zu bewältigen. Diese Verlagerung von einer LV-zentrierten zu einer MV-zentrierten Stromverteilung markiert eine bedeutende Veränderung in der Kabelnutzung in Rechenzentren.

Frühe Phasen: Standardisierung in ganz Europa
In den frühen 2000er Jahren setzten die meisten europäischen Rechenzentren auf relativ standardisierte LV- und MV-Kabelsysteme. Am häufigsten wurden Kupferkabel mit Polyvinylchlorid (PVC)-Isolierung verwendet, die für die damals noch kleineren Rechenzentren eine ausreichende Leistung boten. LV-Kabel wurden vorwiegend für die interne Stromverteilung verwendet, während MV-Kabel die Stromübertragung von externen Quellen übernahmen.

In dieser Zeit waren die Unterschiede zwischen den Ländern minimal, da die Anforderungen an Rechenzentren auf dem gesamten Kontinent ähnlich waren. Der Schwerpunkt lag auf Zuverlässigkeit und Sicherheit, mit grundlegenden Brandschutznormen und Isoliermaterialien. Mit steigenden Anforderungen an Rechenzentren nahmen jedoch auch die Komplexität und Vielfalt der verwendeten Kabel zu, die von lokalen Vorschriften und Umweltbelangen beeinflusst wurden.

Übergang zu energieeffizienten und höhervoltigen Systemen
Das exponentielle Wachstum von Cloud Computing, künstlicher Intelligenz und Big-Data-Analysen in den 2010er Jahren erforderte eine grundlegende Veränderung in der Stromversorgung von Rechenzentren. Diese neuen Arbeitslasten erforderten deutlich mehr Strom, und die bestehenden Niederspannungssysteme reichten nicht mehr aus, um diesen Bedarf zu decken. Die Betreiber von Rechenzentren begannen, für die interne Stromverteilung auf Mittelspannungssysteme umzusteigen, um eine höhere Effizienz und Kapazität zu gewährleisten.

Der Umstieg auf MV-Kabel fiel mit Fortschritten bei den Kabelmaterialien und Isolationstechnologien zusammen. Die Isolierung aus vernetztem Polyethylen (XLPE) ersetzte aufgrund ihrer überlegenen Wärmebeständigkeit, Haltbarkeit und Fähigkeit, höhere Spannungslasten zu bewältigen, die PVC-Isolierung in vielen MV-Anwendungen. XLPE-isolierte MV-Kabel wurden in neuen Rechenzentren zur Norm und boten eine verbesserte Langlebigkeit und Leistung.

Gleichzeitig gewannen Aluminiumkernkabel als Alternative zu Kupferkernkabeln an Popularität, insbesondere in MV-Anwendungen. Aluminium ist leichter und kostengünstiger als Kupfer und bietet dennoch eine gute Leitfähigkeit, was es zu einer attraktiven Option für große Anlagen macht.

Regionale Unterschiede in der Kabelverwendung in Europa
Während der allgemeine Trend zu Hochspannungssystemen und energieeffizienten Materialien in ganz Europa einheitlich ist, haben sich aufgrund lokaler Vorschriften, der Energieinfrastruktur und der Marktdynamik regionale Unterschiede bei den Kabeltypen und Verwendungsmustern herausgebildet.

Vereinigtes Königreich
Das Vereinigte Königreich, Heimat wichtiger Finanzzentren wie London, bevorzugt in Rechenzentren, insbesondere in unternehmenskritischen Umgebungen wie Finanzdienstleistungen, eindeutig Kupferkern-Niederspannungskabel. Kupfer bietet eine hervorragende Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit, was in Umgebungen mit hohem Risiko, in denen selbst kurze Stromausfälle erhebliche wirtschaftliche Folgen haben können, von entscheidender Bedeutung ist.

Mit dem Übergang zu Hyperscale-Rechenzentren hat das Vereinigte Königreich jedoch zunehmend MV-Systeme mit XLPE-isolierten Kabeln für die Hochspannungsübertragung eingeführt. Das Vereinigte Königreich ist bekannt für seine strengen Sicherheitsstandards, die den Einsatz von raucharmen, halogenfreien (LSZH) Kabeln gefördert haben, die im Brandfall die Freisetzung schädlicher Emissionen reduzieren.

Deutschland
Als Vorreiter in Sachen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit setzt Deutschland insbesondere in Hyperscale-Rechenzentren auf Mittelspannungskabel mit Aluminiumkern. Der Fokus des deutschen Marktes auf die Reduzierung des Energieverbrauchs und der Übertragungsverluste hat zu einer weit verbreiteten Einführung energieeffizienter Mittelspannungssysteme geführt.

Deutsche Rechenzentren legen auch Wert auf die Integration erneuerbarer Energien, und Mittelspannungskabel sind oft für die Übertragung von Strom aus Quellen wie Wind- und Sonnenenergie ausgelegt. Damit ist Deutschland zu einem Vorreiter bei der Einführung innovativer Verkabelungssysteme geworden, die sowohl umweltfreundlich als auch hocheffizient sind. Feuerbeständige Kabel mit fortschrittlichen Isoliermaterialien sind ebenfalls weit verbreitet und entsprechen den strengen Sicherheits- und Umweltvorschriften des Landes.

Niederlande
Die Niederlande, insbesondere der Großraum Amsterdam, haben sich aufgrund ihrer hervorragenden Konnektivität und Infrastruktur zu einem bedeutenden Rechenzentrumsstandort entwickelt. Die Rechenzentren des Landes sind dafür bekannt, dass sie halogenfreie flammhemmende (HFFR) Kabel verwenden, was auf den Fokus auf Nachhaltigkeit und die Verringerung der Umweltbelastung zurückzuführen ist.

Die Niederlande bevorzugen außerdem Hybridkabel, die Strom- und Glasfaserleitungen integrieren. Diese Kabel ermöglichen eine effizientere Installation und reduzieren den Gesamtplatzbedarf von Verkabelungssystemen in Rechenzentren. Aluminiumkern-MV-Kabel mit XLPE-Isolierung werden häufig verwendet, um Kosten, Leistung und Nachhaltigkeit in Einklang zu bringen.

Nordische Länder
Die nordische Region (Dänemark, Schweden, Norwegen und Finnland) ist aufgrund ihres reichlichen Zugangs zu erneuerbaren Energien und ihres kühlen Klimas, das zur Senkung der Kühlkosten beiträgt, ein aufstrebender Hotspot für Rechenzentren. Rechenzentren in den nordischen Ländern verwenden in der Regel robuste MV-Kabel, die für raue Umgebungsbedingungen wie extreme Kälte und Feuchtigkeit ausgelegt sind.

XLPE-isolierte Mittelspannungskabel sind in nordischen Rechenzentren Standard und bieten unter diesen schwierigen Bedingungen Langlebigkeit und Effizienz. Darüber hinaus gibt es einen wachsenden Trend zur Verwendung von „intelligenten” Kabeln mit eingebauten Sensoren, die Temperatur und Last in Echtzeit überwachen und so die Zuverlässigkeit und Wartung verbessern.

Frankreich
Aufgrund seiner starken Abhängigkeit von Kernenergie hat Frankreich besondere Anforderungen an die Stromversorgung seiner Rechenzentren. Mittelspannungskabel in französischen Rechenzentren verfügen häufig über eine verbesserte Abschirmung, um die hohen Stromlasten im Zusammenhang mit Kernenergiequellen zu bewältigen. Die strengen Sicherheitsvorschriften des Landes haben zur weit verbreiteten Verwendung von feuerfesten Kabeln geführt, die auch im Brandfall die Betriebskontinuität gewährleisten.

Französische Rechenzentren setzen zunehmend auch umweltfreundliche Kabelmaterialien ein, wie recycelbare Isolierungen und raucharme, halogenfreie (LSHF) Ummantelungen, die mit der Umweltpolitik des Landes im Einklang stehen.

Spanien
Der spanische Markt für Rechenzentren ist rasant gewachsen, insbesondere in Städten wie Madrid und Barcelona. Der Fokus des Landes auf erneuerbare Energien, insbesondere Solarenergie, hat Einfluss auf die Art der in Rechenzentren verwendeten Kabel genommen. MV-Kabel mit einer speziellen Isolierung, die für die Integration in Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) ausgelegt ist, werden immer häufiger eingesetzt und unterstützen damit das Bestreben des Landes nach nachhaltigen Energielösungen.

XLPE-isolierte MV-Kabel sind in spanischen Rechenzentren Standard, insbesondere da sie sich gut für die schwankenden Stromlasten eignen, die mit erneuerbaren Energiequellen verbunden sind. Aluminiumkernkabel werden aufgrund ihrer geringeren Kosten und ihres geringeren Gewichts ebenfalls immer beliebter.

Irland
Irland hat sich aufgrund seiner guten Anbindung an Nordamerika und Europa zu einem wichtigen Standort für Rechenzentren entwickelt. Irische Rechenzentren sind in der Regel große Hyperscale-Einrichtungen, und MV-Kabel mit Aluminiumkern werden aufgrund ihrer Kosteneffizienz und ihrer Fähigkeit, große Stromlasten zu bewältigen, bevorzugt eingesetzt.

Irland legt großen Wert auf Nachhaltigkeit, und Mittelspannungskabel im Land sind häufig XLPE-isoliert, um Effizienz und Langlebigkeit zu gewährleisten, insbesondere bei der Integration von Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind. Darüber hinaus werden in irischen Rechenzentren häufig raucharme halogenfreie (LSHF) Kabel verwendet, die sowohl Sicherheits- als auch Umweltstandards erfüllen.

Regulatorische und nachhaltige Faktoren

Die Entwicklung von LV- und MV-Stromkabeln in europäischen Rechenzentren wurde nicht nur durch technologische Fortschritte, sondern auch durch regulatorische und Nachhaltigkeitsfaktoren geprägt. Die Energieeffizienzrichtlinie (EED) und die Bauprodukteverordnung (CPR) der Europäischen Union haben maßgeblich dazu beigetragen, dass Betreiber von Rechenzentren energieeffizientere und brandsichere Kabel einsetzen.

Insbesondere die EED hat Rechenzentren dazu veranlasst, Energieverluste zu minimieren und effizientere Stromverteilungssysteme einzuführen, was zu einer weit verbreiteten Verwendung von Mittelspannungskabeln in größeren Einrichtungen geführt hat. Gleichzeitig hat die CPR Brandschutzanforderungen für alle in Gebäuden, einschließlich Rechenzentren, verwendeten Kabel festgelegt, was die Betreiber dazu veranlasst hat, flammhemmende und halogenfreie Kabel einzusetzen.

In den letzten Jahren hat das Augenmerk der EU auf die Reduzierung der CO2-Emissionen zu einem wachsenden Interesse an umweltfreundlichen Kabelmaterialien wie recycelbaren Isolierungen und biologisch abbaubaren Ummantelungen geführt. Rechenzentren werden zunehmend als wichtige Akteure beim Übergang Europas zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft angesehen, und nachhaltige Verkabelungslösungen werden eine entscheidende Rolle bei der Erreichung dieses Ziels spielen.

Zukünftige Trends und Innovationen

Mit dem Wachstum des europäischen Marktes für Rechenzentren werden weitere Innovationen bei Nieder- und Mittelspannungskabeln erwartet. Zu den wichtigsten Trends gehören

Hochspannungssysteme: Angesichts des steigenden Strombedarfs prüfen einige Rechenzentren den Einsatz von Hochspannungssystemen, um die Effizienz weiter zu verbessern und Verluste zu reduzieren. In den kommenden Jahren könnten Hochspannungskabel in Hyperscale-Rechenzentren häufiger zum Einsatz kommen.

Intelligente Kabel: Kabel mit integrierten Sensoren zur Echtzeitüberwachung von Temperatur, Last und anderen Faktoren werden immer beliebter, da sie eine höhere Zuverlässigkeit bieten und eine vorausschauende Wartung ermöglichen.

Umweltfreundliche Materialien: Das Streben nach Nachhaltigkeit wird weiterhin die Verwendung von recycelbaren und biologisch abbaubaren Materialien in der Kabelisolierung und -ummantelung vorantreiben und so die Umweltbelastung durch den Betrieb von Rechenzentren verringern.

Mit dem kontinuierlichen Wachstum und der Weiterentwicklung von Rechenzentren in ganz Europa wird sich auch die sie unterstützende Strominfrastruktur weiterentwickeln. Der Wandel hin zu energieeffizienten, leistungsstarken LV- und MV-Stromkabeln unterstreicht die Bedeutung von Zuverlässigkeit, Nachhaltigkeit und Innovation im modernen Rechenzentrumsbetrieb. Bei Cleveland Cable stehen wir weiterhin an der Spitze dieser Entwicklungen und bieten eine breite Palette an innovativen Kabellösungen, die auf die besonderen Anforderungen moderner Rechenzentren zugeschnitten sind.

Für weitere Informationen zur CPR-Konformität in Rechenzentren wenden Sie sich bitte an unseren Global Data Centre Manager, Marcus Ridge, unter mridge@clevelandcable.com oder 07771 940666.

Wir helfen Ihnen gerne dabei, die Sicherheit und Konformität Ihrer Rechenzentrumsprojekte zu gewährleisten.