Serie Rechenzentren: Die Wertschöpfungskette

28. Juni 2024

Rechenzentren Feiern

Im zweiten Teil unserer Serie zu Rechenzentren kommen wir zur Wertschöpfungskette im Detail und analysieren die Technologie, die hinter dem Betrieb steht. Wir zeigen auch die Akteure auf, die von der raschen Expansion der Rechenzentren profitieren könnten.  

Der Markt für Rechenzentren ist auf dem besten Weg, in den nächsten Jahren kräftig zu expandieren. Angetrieben wird das Wachstum durch die steigende Nachfrage nach Cloud-Diensten, Big-Data-Analysen, IoT und die Notwendigkeit einer skalierbaren und effizienten Recheninfrastruktur in verschiedenen Branchen und Regionen weltweit.

Wachstumsprognosen für Rechenzentren

Der globale Markt für Rechenzentren wird bis 2025 ein erhebliches Wachstum verzeichnen. Im Jahr 2023 wurde der Markt auf 301,8 Milliarden US-Dollar geschätzt, und es wird prognostiziert, dass er mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 10,5 Prozent wachsen und bis 2030 622,4 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Für das Jahr 2025 wird die Marktgröße auf rund 371 Mrd. USD geschätzt.

Rechenzentren Wachstum
Quelle: P&S Intelligence

Hyperscale-Rechenzentren werden dabei mit einer CAGR von 37,58 Prozent zwischen 2023 und 2028 am schnellsten wachsen. Dieses Wachstum, das durch Faktoren wie die Einführung der Cloud, das Internet der Dinge (IoT) und Big-Data-Analysen angetrieben wird, wird in diesem Zeitraum voraussichtlich 371,3 Milliarden US-Dollar einbringen. Bis 2025 wird dieser Markt voraussichtlich eine Größe von etwa 100 bis 120 Milliarden US-Dollar erreichen.

Auf regionaler Ebene dürfte Nordamerika etwa 35 Prozent zum Wachstum beitragen. Der asiatisch-pazifische Raum wird der am schnellsten wachsende Markt sein, angetrieben durch die zunehmende Digitalisierung und Cloud-Nutzung in Ländern wie China und Indien. In Europa wird für den deutschen Markt für Rechenzentren von 2024 bis 2028 ein jährliches Wachstum von 6,24 Prozent prognostiziert, das bis 2028 20,08 Milliarden US-Dollar erreichen wird.

Die Wertschöpfungskette im Überblick

In der Planungs- und Entwurfsphase ist die Auswahl des optimalen Standorts entscheidend, wobei Faktoren wie Konnektivität, Stromverfügbarkeit und Umweltaspekte berücksichtigt werden. Der Architektur- und Konstruktionsprozess umfasst den Entwurf der physischen Struktur und des Layouts, einschließlich der erforderlichen elektrischen und mechanischen Systeme zur Unterstützung des Rechenzentrumsbetriebs. Die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass das Design den Vorschriften für Datensicherheit, Energieverbrauch und Umweltauswirkungen entspricht.

Wertschöpfungskette Rechenzentren

Während der Bau- und Entwicklungsphase ist Spezialistenwissen gefragt. Hier geht es um effektives Baumanagement. Die Installation kritischer Infrastrukturen umfasst die Einrichtung von Stromverteilungseinheiten (PDUs), unterbrechungsfreien Stromversorgungen (UPS), Kühlsystemen und physischen Sicherheitsmaßnahmen. Darüber hinaus umfasst die Bereitstellung der IT-Infrastruktur die Installation von Servern, Speichersystemen, Netzwerkausrüstung und anderer notwendiger IT-Hardware.

Strom und Kühlung sind integrale Bestandteile, die eine zuverlässige Stromversorgung erfordern, die oft Anschlüsse an das lokale Stromnetz, Notstromaggregate wie Dieselgeneratoren und erneuerbare Energiequellen umfasst. Kühlsysteme werden eingesetzt, um die von den IT-Geräten erzeugte Wärme zu bewältigen, wobei Lösungen wie Klimaanlagen, Flüssigkeitskühlung und fortschrittliche Technologien wie Tauchkühlung zum Einsatz kommen.

Die Netzwerkkonnektivität wird durch die Einrichtung wichtiger Netzwerkgeräte wie Router, Switches und Firewalls hergestellt, um eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zu gewährleisten. Außerdem werden Verbindungsdienste mit Internetdienstanbietern (ISPs) und anderen Rechenzentren eingerichtet, um Datenaustausch und Redundanz zu ermöglichen.

Betrieb und Verwaltung umfassen verschiedene Aspekte, darunter die Verwendung von DCIM-Software (Data Center Infrastructure Management) zur Überwachung und Steuerung aller Aspekte des Rechenzentrums, wie Stromverbrauch, Kühlung und Sicherheit. Das Sicherheitsmanagement umfasst die Implementierung von physischen und Cyber-Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz des Rechenzentrums vor unbefugtem Zugriff und Cyber-Bedrohungen. Regelmäßige Wartung und Unterstützung gewährleisten den kontinuierlichen und effizienten Betrieb der physischen und der IT-Infrastruktur.

Stromverbrauchs-Effektivität und Kühlungssysteme

Die kritischen Technologien von Rechenzentren setzen sich aus vier Bereichen zusammen: Stromverbrauchs-Effektivität (PUE-Wert), die Gewährleistung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (UPS), Stromverteilungseinheiten (PDU) und Kühlungssysteme. Einige Details:

Stromverbrauchs-Effektivität (PUE-Wert)

Power Usage Effectiveness, PUE, ist eine Kennzahl zur Bestimmung der Energieeffizienz eines Rechenzentrums. Sie wird berechnet, indem der Gesamtenergieverbrauch des Rechenzentrums (einschließlich des Energieverbrauchs für Kühlung, Beleuchtung und andere Gemeinkosten) durch den Energieverbrauch der IT-Ausrüstung allein geteilt wird.

Stromverbrauch-Rechenzentren

Ein niedriger PUE-Wert weist auf ein effizientes Rechenzentrum hin. Ein PUE-Wert von 1,0 würde zum Beispiel bedeuten, dass die gesamte Energie von den IT-Geräten verbraucht wird, ohne dass ein Overhead entsteht, was praktisch unmöglich ist. Realistischer ist, dass  effiziente Rechenzentren PUE-Werte von 1,2 bis 1,5 anstreben.

Unterbrechungsfreien Stromversorgung (UPS)

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (UPS) ist eine wichtige Komponente in Rechenzentren, die bei einem Ausfall der Hauptstromquelle die Notstromversorgung wichtiger Geräte sicherstellt. Dadurch wird sichergestellt, dass Server, Speichersysteme und Netzwerkgeräte ohne Unterbrechung weiterarbeiten, was für die Aufrechterhaltung der Datenintegrität und die Vermeidung von Ausfallzeiten unerlässlich ist.

Unterbrechungsfreien-Stromversorgung-UPS

Eine UPS bietet nicht nur eine Notstromversorgung, sondern konditioniert auch die Stromversorgung und schützt empfindliche Geräte vor Überspannungen, Spannungsspitzen und Schwankungen. Diese Aufbereitung der Stromversorgung ist entscheidend für die Langlebigkeit und Integrität der IT-Hardware. Im Falle eines Stromausfalls hat das Personal des Rechenzentrums dank der Batteriepufferung der UPS genügend Zeit, die Stromversorgung wiederherzustellen oder die Geräte sicher herunterzufahren, um Datenverluste und Hardwareschäden zu vermeiden.

Moderne UPS-Systeme bieten wichtige Stromverwaltungsfunktionen, einschließlich der Überwachung und Verwaltung des Stromverbrauchs, die Einblicke in den Energieverbrauch, den Zustand der Batterien und die Auslastung bieten. 

UPS-Systeme minimieren Ausfallzeiten, die andernfalls zu erheblichen finanziellen Verlusten und zur Schädigung des Rufs des Dienstleisters führen können. Indem eine UPS es den Systemen ermöglicht, Arbeit zu speichern und bei Stromausfällen ordnungsgemäß herunterzufahren, bewahrt sie die Datenintegrität und verringert das Risiko der Datenbeschädigung.

Rechenzentren Workflow

Stromverteilungseinheiten (PDU)

Bei der Rack-Stromverteilung in einem Rechenzentrum handelt es sich um das System zur Verteilung der elektrischen Energie von einer Primärquelle zu den einzelnen IT-Geräten in einem Server-Rack. Dieses System ist wichtig, um sicherzustellen, dass Server, Netzwerkgeräte und andere IT-Infrastrukturen eine stabile und zuverlässige Stromversorgung erhalten.

Eines der Schlüsselelemente sind Stromverteilungseinheiten (Power Distribution Units, PDUs), die in Serverschränken installiert werden, um die elektrische Energie an mehrere Geräte zu verteilen. PDUs gibt es in verschiedenen Ausführungen, darunter Basis-, Mess- und Schaltnetzteile. Basis-PDUs dienen lediglich der Stromverteilung, metered PDUs überwachen den Stromverbrauch, und switch PDUs ermöglichen die Fernsteuerung von Stromausgängen für einzelne Geräte.

Stromredundanz ist ein weiterer wichtiger Aspekt, da in Rechenzentren häufig redundante PDUs verwendet werden, die an separate Stromquellen angeschlossen sind. Diese Konfiguration gewährleistet einen kontinuierlichen Betrieb, indem sie bei Ausfall einer Stromquelle eine Failover-Funktion bereitstellt und so die Betriebszeit für kritische Geräte aufrechterhält.

Moderne Rack-PDUs ermöglichen die Überwachung von Stromverbrauch, Spannung, Strom und anderen Parametern in Echtzeit, was für die Optimierung des Stromverbrauchs, die Erkennung von Ineffizienzen und die Vermeidung potenzieller Probleme entscheidend ist.

Effiziente Stromverteilungssysteme sind auch in Kühlungslösungen für Rechenzentren integriert, um die von hochdichten Computerumgebungen erzeugte Wärme zu verwalten und sicherzustellen, dass die Geräte innerhalb sicherer Temperaturbereiche arbeiten.

Sicherheit und Konformität stehen an erster Stelle. Rack-Stromverteilungssysteme müssen die Sicherheitsstandards und -vorschriften einhalten, um elektrische Gefahren zu vermeiden. Dazu gehören Merkmale wie Stromunterbrecher, Überspannungsschutz und eine ordnungsgemäße Erdung.

Mehrere Unternehmen haben sich auf die Herstellung von Stromverteilungsgeräten für Rechenzentren spezialisiert, die eine effiziente und zuverlässige Stromversorgung der kritischen IT-Infrastruktur gewährleisten. Diese Unternehmen sind für ihre Beiträge zur Stromverteilung in Rechenzentren bekannt und bieten Produkte an, die die Zuverlässigkeit, Effizienz und Skalierbarkeit des Rechenzentrumsbetriebs verbessern. Da es sich bei vielen dieser Unternehmen um Privatunternehmen handelt, analysieren wir am Ende dieses Textes nur die börsennotierten Unternehmen

Kühlungssysteme

Während die Luftkühlung einfacher ist und der traditionelle Ansatz war, wird die Flüssigkeitskühlung zunehmend bevorzugt, da sie höhere Dichten unterstützt, die Effizienz verbessert und mit Nachhaltigkeitszielen übereinstimmt, insbesondere in modernen Hochleistungsrechenzentren. Flüssigkeiten besitzen eine wesentlich höhere Wärmeübertragungskapazität als Luft, was eine effektivere Kühlung von Server-Racks und Komponenten mit hoher Dichte ermöglicht. Tatsächlich kann die Flüssigkeitskühlung die Wärme bis zu 4.000 Mal effizienter ableiten als die Luftkühlung. Dank dieser verbesserten Effizienz können Flüssigkeitskühlsysteme höhere Wärmedichten bewältigen und Hotspots effektiver verhindern.

Flüssigkeitskühlsysteme machen energieintensive Lüfter und Klimaanlagen überflüssig, die bei Luftkühlsystemen erforderlich sind. Dies kann zu einer Senkung der Energiekosten für die Kühlung um bis zu 40 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Luftkühlungsmethoden führen. Außerdem können bei der Flüssigkeitskühlung wärmere Kühlmittel verwendet werden, was die Gesamtenergieeffizienz erhöht.

Im Vergleich zur Luftkühlungsinfrastruktur benötigen Flüssigkeitskühlsysteme weniger Platz. Dieser geringere Platzbedarf ermöglicht eine höhere Rechendichte und eine bessere Ausnutzung des Platzes im Rechenzentrum, wodurch die Gesamtanlage effizienter und kompakter wird. Einer der Hauptvorteile der Flüssigkeitskühlung ist ihr geräuschloser Betrieb, da sie keine lauten Lüfter und Luftaufbereitungsanlagen benötigt. Dadurch wird die Lärmbelästigung erheblich reduziert und eine angenehmere und ruhigere Arbeitsumgebung geschaffen. 

Flüssigkeitskühlsysteme haben aufgrund ihres geringeren Energieverbrauchs und ihrer geringeren Treibhausgasemissionen eine geringere Umweltbelastung. Zudem ermöglichen sie die Nutzung von Abwärme für Heizzwecke und tragen so zu einer verbesserten Nachhaltigkeit und einem umweltfreundlicheren Ansatz bei der Kühlung von Rechenzentren bei. Zu den innovativen Kühltechnologien zählen Direct-to-Chip-Kühlung, die Zwei-Phasen-Tauchkühlung für Server und andere IT-Geräte, CVC-Kühlung (gezielter Einsatz von Kaltluft) und Rear Door Heat Exchangers (RDHx)-Systeme.

Mehrere Unternehmen sind für die Herstellung von Wärmemanagementgeräten für Rechenzentren bekannt, die sicherstellen, dass die IT-Infrastruktur kühl bleibt und effizient arbeitet. Diese Unternehmen bieten eine Reihe von Produkten an, darunter Kühlsysteme, Wärmetauscher und Umweltkontrolllösungen. Sie sind für ihre Beiträge zum Wärmemanagement von Rechenzentren bekannt und bieten Produkte und Lösungen an, die zur Aufrechterhaltung optimaler Betriebsbedingungen, zur Senkung des Energieverbrauchs und zur Verbesserung der Gesamteffizienz von Rechenzentren beitragen.

Netzwerk-Konnektivität

Anbieter von Netzwerkausrüstungen für Rechenzentren sind Unternehmen, die die für den Aufbau und die Wartung der Netzwerkinfrastruktur in Rechenzentren erforderliche Hardware und Software herstellen und liefern. Sie stellen Switches und Router her und liefern sie, die das Rückgrat der Netzwerkinfrastruktur bilden und eine effiziente Datenweiterleitung und -vermittlung innerhalb und zwischen Rechenzentren ermöglichen. Sie stellen auch Sicherheitsgeräte wie Firewalls und Systeme zur Erkennung und Verhinderung von Eindringlingen bereit, die vor Cyber-Bedrohungen schützen und die Datenintegrität gewährleisten.

Darüber hinaus bieten diese Unternehmen Softwarelösungen für die Netzwerkverwaltung zur Überwachung, Verwaltung und Optimierung der Netzwerkleistung an, darunter Tools für Software-defined Networking (SDN), Netzwerkautomatisierung und Analysen. Sie entwickeln SDN-Technologien, die programmierbare Netzwerkkonfigurationen ermöglichen, sodass sich Rechenzentren schnell an wechselnde Arbeitslasten anpassen und die betriebliche Effizienz verbessern können.

Ein weiterer wichtiger Bereich ist die Hochleistungskonnektivität. Die Anbieter bieten Hochgeschwindigkeitsnetzwerke an, die für die Verarbeitung großer Datenmengen mit minimaler Latenz ausgelegt sind und schnelle und zuverlässige Verbindungen innerhalb des Rechenzentrums gewährleisten. Schließlich bieten diese Unternehmen auch Integrationsdienste an, um sicherzustellen, dass ihre Geräte nahtlos mit der bestehenden Infrastruktur zusammenarbeiten, und stellen kontinuierlichen technischen Support und Wartungsdienste bereit.

Kategorien von Rechenzentren

Der Markt für Rechenzentren wird von Hyperscale-Cloud-Anbietern und großen Co-Location-/Großhandelsunternehmen für Rechenzentrumsimmobilien dominiert, die ihre globale Präsenz rasch ausbauen, um die steigende Nachfrage nach Cloud-Diensten, Edge Computing und Datenspeicherung zu befriedigen.

Hyperscale-Cloud-Anbieter sind die größten Investoren und Betreiber großer Rechenzentren weltweit, die ihre Cloud-Computing-Dienste unterstützen. Die Anbieter von Co-Location- und Wholesale-Rechenzentren sind auf die Bereitstellung von Co-Location- und Wholesale-Rechenzentrumsdiensten spezialisiert und vermieten Rechenzentrumsfläche, Strom und Konnektivität an Unternehmen und andere Kunden.

Die Anbieter von Co-Location- und Wholesale-Rechenzentrenmentwickeln und vermieten große Rechenzentrumseinrichtungen auf Großhandelsbasis an Hyperscaler, Cloud-Anbieter und Großunternehmen.

Konstruktion von Rechenzentren

Mehrere Unternehmen in der Baubranche profitieren erheblich vom Wachstum der Rechenzentren. Diese Unternehmen haben sich auf verschiedene Aspekte des Baus von Rechenzentren spezialisiert, von der Planung und dem Engineering bis hin zum kompletten Bau und Management.

Der Markt für den Bau von Rechenzentren erfährt aufgrund der steigenden Nachfrage nach Cloud-Diensten, Big Data und IoT-Investitionen ein erhebliches Wachstum. Nordamerika, insbesondere die Vereinigten Staaten, dominiert diesen Markt, angetrieben durch die hohe Nachfrage nach Cloud-basierten Diensten und Datenspeichereinrichtungen.

Auch Investoren zeigen aufgrund ihrer stetigen Cashflows und risikoadjustierten Renditen großes Interesse an Rechenzentren. Der Markt verzeichnet einen Anstieg der Private-Equity-Investitionen und Übernahmen, wobei der Wert der Transaktionen in den letzten Jahren deutlich gestiegen ist.

Insgesamt bietet das Wachstum von Rechenzentren beträchtliche Chancen für Bauunternehmen, die sich auf diesen Sektor spezialisiert haben, sowie für Investoren, die von der wachsenden digitalen Infrastruktur profitieren wollen.

In der nachstehenden Tabelle sind  Unternehmen und die Segmente im Bereich der Rechenzentren aufgeführt, in denen sie tätig sind. In der nächsten Folge unserer Serie stellen wir diese Unternehmen vor und analysieren diese auf Ihr Potenzial als Investments.

Rechenzentren-Kategorien

Im ersten Teil der Serie Rechenzentren: Chancen und Hindernisse analysieren wir, was hinter der Investmentstory Rechenzentren steht.
Im dritten Teil der Serie Rechenzentren-Aktien: Wachstum, Bewertung, Perspektiven kommen wir zum Investment-Case und zur Analyse der wichtigsten Rechenzentren-Aktien

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Autor

  • Stefan Hartmann

    Stefan schaut auf eine mehr als 20-jährige Erfahrung in den Bereichen Aktien, festverzinsliche Wertpapiere, Derivate und Hedge Funds zurück. In seiner Tätigkeit als globaler Leiter des Quantitativen Research Teams bei ABN AMRO, hat er über 300 institutionelle Kunden in den USA, Europa und Asien zu allen Fragen des Investment Prozesses beraten. Zuvor war er 10 Jahre bei Salomon Smith Barney als Leiter des quantitativen Research Teams für Europa tätig, wo er Top Rankings in den großen Research Surveys erzielte. Stefan hat über 50 Research Veröffentlichungen zu allen Aspekten des Investment Prozesses in Aktien, festverzinsliche Wertpapiere und Währungen publiziert.

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Stefan Hartmann

Stefan Hartmann

Stefan schaut auf eine mehr als 20-jährige Erfahrung in den Bereichen Aktien, festverzinsliche Wertpapiere, Derivate und Hedge Funds zurück. In seiner Tätigkeit als globaler Leiter des Quantitativen Research Teams bei ABN AMRO, hat er über 300 institutionelle Kunden in den USA, Europa und Asien zu allen Fragen des Investment Prozesses beraten. Zuvor war er 10 Jahre bei Salomon Smith Barney als Leiter des quantitativen Research Teams für Europa tätig, wo er Top Rankings in den großen Research Surveys erzielte. Stefan hat über 50 Research Veröffentlichungen zu allen Aspekten des Investment Prozesses in Aktien, festverzinsliche Wertpapiere und Währungen publiziert.

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