Rechenzentren, KI und das neue Steuerungskonzept: Die Perspektive von Weidmüller

Rechenzentren bilden die Grundlage für alles, worauf Energieversorger und Industrieunternehmen angewiesen sind: Netzanalysen, die Orchestrierung dezentraler Energieressourcen (DER) und zunehmend auch KI/ML. Gleichzeitig machen sie sich angreifbar: durch hohen Energieverbrauch, hohen Wasserbedarf und eine größere Angriffsfläche für Cyberattacken.

Die Frage für Automatisierungsingenieure lautet nicht, ob diese Belastungen real sind (das sind sie), sondern vielmehr, wie wir Leistung und Sicherheit erfassen, automatisieren und dokumentieren können, ohne die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.

Da die Eröffnung der Data Center World (Washington, D. C., 20.–23. April 2026) näher rückt, ist jetzt ein guter Zeitpunkt, einige Themen zu betrachten, die Experten auf der Messe diskutieren werden, und Einblicke zu geben, wie Weidmüller bei der Bewältigung kritischer Herausforderungen unterstützt. Das Engineering-Team von Control.com hatte die Ehre, mit Pete Tecos, Director of Data Centers and Energy bei Weidmüller, zu sprechen, um mehrere zentrale Fragen in dieser sich entwickelnden Branche zu klären.

 

Abbildung 1. Der Director of Engineering Content von Control.com und Pete Tecos, Director of Data Centers and Energy bei Weidmüller.

 

David: Rechenzentren sind in den vergangenen Tagen wegen ihres hohen Energie- und Ressourcenverbrauchs zunehmend in die Kritik geraten. Welche Umwelt- und Energievorschriften gelten (oder werden entwickelt), und wie hilft ein Automatisierungssystem dabei, Benchmarks zu erfüllen?

Pete: In den Vereinigten Staaten gibt es kein einheitliches Bundesgesetz zur „Effizienz von Rechenzentren“ für private Anlagen. Betreiber orientieren sich weitgehend an den Best Practices des DOE für die Planung sowie am Benchmarking und an der Zertifizierung durch ENERGY STAR der EPA, um ihre Leistung nachzuweisen und mit Energieversorgern zusammenzuarbeiten. Diese Referenzen sind zwar freiwillig, in unternehmensweiten ESG-Programmen und Kundenanfragen (RFPs) jedoch gut etabliert.

Der Druck zur Offenlegung nimmt zu. Die klimabezogene Offenlegungsregel der SEC – im März 2024 verabschiedet, aber während eines Rechtsstreits ausgesetzt – verpflichtet größere börsennotierte Unternehmen, wesentliche Scope-1- und Scope-2-Emissionen sowie die Governance von Klimarisiken zu melden. Trotz der Aussetzung bereiten viele Organisationen interne Kontrollen und Datenpipelines vor, damit sie später nicht unter Zeitdruck geraten.

Auch einzelne Bundesstaaten werden aktiv, insbesondere beim Wasserverbrauch. Mit der zunehmenden Größe von KI-/HPC-Campussen führen Gesetzgeber Anforderungen und Anreize für die Nutzung von aufbereitetem Wasser und geschlossenen Kühlkreisläufen ein. Zu erwarten sind weitere Vorgaben zur Transparenz von Wasserentnahmen und zur Qualität der Einleitungen auf Anlagenebene.

 

Abbildung 2. Verdunstungskühlung ist ein Verfahren, bei dem durch die Computerausrüstung erwärmtes Wasser genutzt und verdunstet wird, um die Wärme abzuführen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Adobe Stock

 

Außerhalb der USA schreibt die EU-Energieeffizienzrichtlinie (EED) bereits vor, dass Rechenzentren in der EU mit einer IT-Last von ≥500 kW Umwelt-KPIs melden – PUE, WUE, Sollwerte, Anteil erneuerbarer Energien und Nutzung von Abwärme – im Rahmen eines Bewertungssystems der Kommission, das Metriken und Berechnungen standardisiert.

Weidmüller bleibt bei der EED-/ENERGY-STAR-Datenbereitschaft und der KPI-Instrumentierung an der Spitze:

• Edge-Controller führen eine Voraggregation von KPIs (PUE/WUE/ERF) sowie Store-and-Forward aus.
• Remote-I/O erfasst die Messung an Einspeisungen, PDUs, Reihen und Racks sowie Durchfluss und ΔP von CHW/LCW und Vorlauf-/Rücklauftemperaturen von CDUs.
• Industrielle Ethernet-Switches und Klemmenanschlusssysteme beschleunigen die Nachrüstung von Messgeräten und Sensoren über mehrere Reihen hinweg.
• Allgegenwärtige Konnektivität (Modbus-TCP, BACnet/IP, PROFINET, MQTT) überträgt Signale an BMS-/DCIM- und Berichtssysteme.
• Hocheffiziente Stromversorgungen reduzieren die Abwärme (und unterstützen damit den PUE) und stellen Diagnosedaten für Fernüberwachungsprüfungen und zustandsbasierte Wartung bereit.
• Energiezähler und Messumformer liefern elektrische Daten in Prüfqualität für PUE-/WUE-Berechnungen.

 

David: Wie werden Automatisierungssysteme in diesen Netzwerken geschützt, in denen große Mengen potenziell sensibler Informationen verarbeitet werden? KI scheint eine Blackbox zu sein – sie verarbeitet Informationen ohne große Transparenz. Ist sie tatsächlich ein so bedeutendes Problem, wie häufig berichtet wird, und wie können wir uns vor Sicherheitsverletzungen schützen?

Pete: Die meisten Sicherheitsverletzungen beginnen nicht in einem besonders geschützten Server, sondern dort, wo standardmäßig Vertrauen besteht. In Rechenzentren betrifft das häufig die Gebäudeautomation und OT: Kälteanlagen, Pumpen, Ventile, Stromverteilungen sowie die Gateways und Protokollkonverter, die diese Komponenten miteinander verbinden. Unsere Designs stützen sich auf drei Säulen: NIST SP 800-53 Rev. 5 für Kontrollen, NIST SP 800-82 Rev. 3 für die Anpassung an OT und NIST SP 800-207 Zero Trust für die Architektur.

So setzt Weidmüller Zero-Trust-OT in der Praxis um:

• Gemantelte industrielle Ethernet-Switches stellen VLANs, ACLs und Ringredundanz bereit, um die Segmentierung auf Ebene 3/3.5 durchzusetzen.
• Sichere Protokoll-Gateways isolieren BACnet/Modbus/PROFINET über eine OT-DMZ von Unternehmensnetzwerken.
• Sichere Firmware-Pipeline: signierte Images, gestaffelte Einführung und Rücksetzung mit einem Klick zur Änderungssteuerung.

In der EU konkretisieren NIS2 und die Leitlinien der ENISA ähnliche Erwartungen an Rechenzentrumsdienstleister – Risikomanagement, Kontrollen der Lieferkette, Vorfallbearbeitung, Protokollierung und die Zuordnung von Nachweisen zu Standards. Wenn Sie nach 800-53/82/207 entwickeln, sind Sie bereits an der europäischen Entwicklung ausgerichtet.

Bei KI als „Blackbox“ liegt das Risiko weniger in Magie als im Maßstab. KI beschleunigt die Zusammenführung sensibler Datensätze und vervielfacht die Ost-West-Konnektivität. Die Gegenmaßnahmen sind bekannt: KI-Daten klassifizieren und isolieren, Richtlinien-Firewalls für Modellinputs und -outputs durchsetzen und alles protokollieren – damit KI-Systeme niemals implizit auf die Anlagensteuerung zugreifen oder diese beeinflussen können.

 

Abbildung 3. Konnektivität ist möglicherweise der wichtigste Faktor für Sicherheitsrisiken in Rechenzentren. Bild mit freundlicher Genehmigung von Weidmüller

 

David: Wie verwalten Unternehmen Systeme, die ständig aktualisiert werden müssen (eine Realität der IT-Welt), aber dennoch äußerst zuverlässig sein müssen? Aktualisierungen und langfristige Zuverlässigkeit stehen häufig im Konflikt miteinander. Die einzige Möglichkeit, etwas vollkommen zuverlässig zu machen, besteht jedoch darin, es von allen äußeren Einflüssen zu isolieren – und das ist nicht realistisch!

Pete: Isolation ist zuverlässig – und unmöglich. Der Weg, ständig zu aktualisieren und gleichzeitig SLAs einzuhalten, besteht darin, auf Veränderungen ausgelegt zu sein: unterschiedliche Zyklen festlegen (schnelle IT, bewusst geplante OT), einen unterbrechungsfreien Betrieb mit redundanten Strom- und Kühlpfaden planen und jede Änderung beobachtbar und rückgängig machbar gestalten.

Wie lassen sich Aktualisierungen ermöglichen und gleichzeitig Ausfallrisiken minimieren? Weidmüller unterstützt Sie:

• u‑control-Backup/-Wiederherstellung und Konfigurationsversionierung machen Rücksetzungen zum Routinevorgang.
• Blue-/Green-„Schattenkonfigurationen“ in der Steuerungszelle ermöglichen an den Systemzustand gekoppelte Canary-Umschaltungen.
• Benutzerfreundliche Klemmen (wie die SNAP-IN-Serie) verkürzen die Installationszeit und reduzieren Verdrahtungsfehler bei der Nachrüstung von Messgeräten und Sensoren in laufenden Anlagen.

Eine Telemetrieinfrastruktur, vielfältiger Nutzen. Sie verfügen bereits über ein leistungsfähiges Sensor-/Telemetriesystem für regulatorische und Nachhaltigkeitsberichte. Dieselben Daten können wiederverwendet werden, um Software-Patches und Aktualisierungen von Steuerungssystemen zu validieren und objektiv nachzuweisen, dass Effizienz- und Stabilitätsmetriken (PUE, WUE, Sollwertgenauigkeit, Ereignisraten) sich nicht verschlechtert haben.

 

Das Wichtigste für die Steuerungstechnik

Nachhaltigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit treffen an der Reihenklemme zusammen. Wenn Sie etwas nicht messen können, können Sie es nicht nachweisen; wenn Sie es nicht segmentieren können, können Sie es nicht absichern; und wenn Sie es nicht zurücksetzen können, können Sie es nicht sicher aktualisieren. Unsere Aufgabe besteht darin, die unspektakulären Ebenen – Verdrahtung, I/O, Edge-Konnektivität und sichere Aktualisierungen – langweilig zuverlässig zu machen, damit Ihre Anlage jeden Tag ihre Kennzahlen und SLAs erfüllt.

 

Quellen

DOE Best Practices Guide for Energy‑Efficient Data Center Design (2024); EPA ENERGY STAR Data Centers; SEC Climate Disclosure Final Rule (März 2024, ausgesetzt); EU-EED-Melde- und Bewertungssystem für Rechenzentren; ISO/IEC 30134‑2:2026 (PUE); ASHRAE TC 9.9; NIST SP 800‑53 Rev.5; NIST SP 800‑82 Rev.3; NIST SP 800‑207.