Installation einer intelligenten Verteileranlage für ein Rechenzentrum in Frankfurt

Projektübersicht

Dieses Projekt umfasste die Planung, Lieferung und Inbetriebnahme eines vollständig integrierten Niederspannungs-(NS-)Verteilungsschaltanlagensystems für ein in Frankfurt am Main, Deutschland, gelegenes Rechenzentrum mit Tier-III-Zertifizierung. Die Anlage dient als zentrale europäische Drehscheibe eines globalen Cloud-Dienstleisters und erfordert eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, strenge thermische Steuerung sowie Echtzeit-Überwachung des Betriebs. Bei einer gesamten installierten Last von 4,8 MVA über zwei redundante 20-kV/400-V-Umspannwerke musste die NS-Infrastruktur mehr als 120 Server-Racks pro Halle, hochdichte USV-gespeiste Stromkreise sowie sicherheitskritische Kühlsysteme unterstützen. Unser Ingenieurteam arbeitete eng mit dem Generalunternehmer und dem Betreiber der Anlage von der frühen Entwurfsprüfung bis hin zur Werksabnahmeprüfung (FAT) und zur vor-Ort-Inbetriebnahme zusammen.

Analyse der Herausforderung

Der Kunde stand vor drei miteinander verknüpften Herausforderungen: Erstens die Gewährleistung N+1 Redundanz auf jeder Ebene – von den Hauptzuleitungen über die Sammelschienen-Leitungsanlagen bis hin zu den Endverteileranlagen – ohne Einbußen bei der Raumeffizienz in den kompakten elektrischen Räumen. Zweitens: nahtlose Integration mit dem bestehenden BMS (Gebäudemanagementsystem) und der neuen DCIM-Plattform (Data Center Infrastructure Management) für die Fernüberwachung von Strom, Spannung, Leistungsfaktor, Oberwellenverzerrung und Schalterstellungen der Leistungsschalter. Drittens: Einhaltung strenger deutscher Normen wie VDE 0100-751 (Verkabelung von Rechenzentren), VDE 0105-100 (Betriebssicherheit) und EN 61439-2 (Zusammenbauzertifizierung) sowie Berücksichtigung einer schnellen Skalierbarkeit für zukünftige Erweiterungsphasen. Herkömmliche Schaltanlagenlösungen wiesen nicht die erforderliche Modularität, Tiefe der digitalen Schnittstelle und zertifizierte Kurzschlussstromfestigkeit auf.

Gelöste Lösung

Wir lieferten ein maßgeschneidertes intelligentes Niederspannungs-Verteilungssystem, bestehend aus: (1) zwei primären Hauptverteileranlagen mit 4000 A, mit integrierter Lichtbogen-Schutztechnik, Doppelzählermodulen und Ethernet/IP-Gateways; (2) acht sekundären Verteilerfeldern (jeweils 2500 A), jedes ausgestattet mit intelligenten Abgangsleitungen mit Energiemessgeräten der Klasse II, Reststromüberwachung und konfigurierbarer Auslöselogik; sowie (3) einer einheitlichen, SCADA-fähigen Architektur mit IEC 61850-konformen Kommunikationsprotokollen. Alle Schaltanlagen wurden gemäß EN 61439-2 gefertigt, mit IP54-Gehäusen, Kupfer-Sammelschienen mit einer Kurzschlussfestigkeit von 85 kA/1 s und UL-zugelassenen Komponenten, wo zutreffend. Die Fernüberwachung erfolgte über integrierte Webserver und MQTT-API-Endpunkte, wodurch ein sicherer Zugriff auf Echtzeitanalysen und vorausschauende Warnungen über das DCIM-Dashboard des Kunden ermöglicht wurde. Die Lösung erfüllte vollständig die niederspannungsverteiler-Projekt anforderungen und bot gleichzeitig eine skalierbare, zukunftssichere elektrische Lösung für Rechenzentren .

Einführungsprozess

Die Implementierung erfolgte in Phasen über einen Zeitraum von 14 Wochen. Phase 1 umfasste die Werkannahmeprüfung (FAT) mit Live-I/O-Simulation und die Cybersicherheitsvalidierung der Kommunikationsschnittstellen. Phase 2 umfasste die Logistikkoordination für die Just-in-Time-Anlieferung an den Standort Frankfurt, wodurch der Bedarf an Lagerkapazitäten vor Ort minimiert wurde. Phase 3 beinhaltete die parallele Installation außerhalb der Spitzenlastzeiten, um eine Unterbrechung des Betriebs zu vermeiden – alle Niederspannungsverteiler waren bereits außerhalb der Baustelle ververdrahtet und vorgeprüft worden, was die erforderliche Montagezeit vor Ort um 37 % reduzierte. Die endgültige Inbetriebnahme umfasste die thermografische Untersuchung aller Verbindungen, die Überprüfung der Ablaufsequenz sowie Belastungstests der Integration mit dem BMS unter simulierten Störbedingungen. Unsere Ingenieure blieben drei Wochen nach Abschluss der Inbetriebnahme vor Ort, um die Übergabe-Schulung sowie die Freigabe der Dokumentation zu unterstützen.

Projektergebnisse

Das fertiggestellte System erfüllte zu 100 % die Verfügbarkeitsanforderungen der Stufe III (Tier-III) und verringerte die durchschnittliche Latenz bei der Stromüberwachung von 15 Sekunden auf unter 150 ms. Die Energie-Transparenz verbesserte sich deutlich: Durch die Feinheit der Unterverbrauchsmessung konnten Ineffizienzen von 12 % in den bestehenden Klimaanlagenkreisläufen identifiziert werden, was zu einer sofortigen Optimierung führte. Die betrieblichen KPIs weisen eine Reduzierung der manuellen Inspektionshäufigkeit um 42 % sowie null ungeplante Ausfälle während eines Zeitraums von 18 Betriebsmonaten aus. Aus infrastruktureller Sicht ermöglichte das modulare Design während der Phase-II-Erweiterung innerhalb von sechs Wochen problemlos die Integration von zwei neuen Verteilungszonen – was die langfristige Flexibilität der Deutschen Infrastruktur-Fallstudie bestätigt. Die Gesamtbetriebskosten (TCO) werden sich über einen Zeitraum von zehn Jahren voraussichtlich um 19 % verringern, bedingt durch Funktionen für vorausschauende Wartung und geringere Ausfallzeiten.

Kundenfeedback

„Die Zuverlässigkeit und digitale Tiefe dieses Niederspannungsverteiler-Projekts übertraf unsere Erwartungen“, erklärte der Facility-Leiter. „Es erfüllte nicht nur sämtliche deutschen regulatorischen und technischen Anforderungen der Stufe III, sondern seine native Integration in unser DCIM-System veränderte maßgeblich, wie wir die Stromversorgungsqualität im gesamten Gebäudebestand steuern. Dies ist nun unser Referenzstandard für künftige europäische Einsatzszenarien.“