Strom- und Kühlbudget für ein Robotik- und KI-Compute-Labor

Die Rechenseite eines Robotiklabors ist der Teil, der für die Website fotografiert wird. Die Steckdose an der Wand ist der Teil, der darüber entscheidet, ob das Ganze überhaupt funktioniert. Die meisten Labore, die wir gesehen haben und die „in die KI hineingewachsen“ sind, unterschätzen ihre dauerhafte elektrische Last um rund den Faktor zwei, merken das im ersten Monat, wenn während eines Trainingslaufs ein Schutzschalter auslöst, und verbringen dann das nächste Quartal damit, einen Raum neu zu verkabeln, den sie längst für fertig hielten.

Dieser Artikel ist die Budgetfassung dieses Gesprächs – zu führen, bevor Sie den Mietvertrag unterschreiben oder den Server bestellen. Er behandelt die vollständige Lastliste – Server, Roboter, Workstations, Netzwerk, Beleuchtung –, die Kühlrechnung, die bestimmt, ob der Raum mithalten kann, die Elektroinstallation, die Sie tatsächlich brauchen, und eine Checkliste, die Sie dem Elektriker in die Hand drücken, bevor er die Bohrmaschine ansetzt.

Zielgruppe: Laborleiterinnen und Laborleiter, Integratoren und Einkäufer in Europa, die einen oder zwei KI-Server und ein paar humanoide oder vierbeinige Roboter in einem einzigen Raum unterbringen. Wir gehen durchgehend von der europäischen Realität mit 230 V / 400 V aus. Leserinnen und Leser aus Nordamerika können die meisten Spannungen halbieren und kommen zu ungefähr denselben Schlüssen.

Die vollständige Lastliste

Ein Robotik- und KI-Labor hat mehr dauerhaft stromziehende Geräte, als Erstbauer einkalkulieren. Die Rechenleistung ist die Schlagzeile, der Rest ist der eigentliche Rechnungstext.

Ein paar Punkte verdienen Beachtung, bevor wir ein Beispiel durchrechnen:

• Die Spezifikation des G1-Ladegeräts (54 V, 5 A ≈ 270 W) ist deutlich kleiner, als die meisten vermuten. Größere humanoide Plattformen der 70–130-kg-Klasse können an einem Schnellladegerät 1 kW und mehr ziehen; die Faustregel „Humanoid laden = 1 kW“ ist konservativ, aber nicht abwegig. Prüfen Sie die tatsächliche Ladegerätspezifikation Ihrer Einheit.
• Workstations sind nicht „gratis“. Eine Entwicklerin mit einer 5090 im Desktop, die lokal Inferenz laufen lässt und debuggt, kann dauerhaft 500 W ziehen. Vier Entwickler sind 2 kW Dauerlast – vergleichbar mit einem Server mit 4 GPUs.
• Beleuchtung und Sonstiges summieren sich. Ein 30-m²-Labor mit ordentlicher Arbeitsplatzbeleuchtung, drei Druckern und einem Lötplatz kommt leicht auf 1 kW, bevor überhaupt KI-Hardware auftaucht.

Durchgerechnetes Beispiel: ein Server, zwei Humanoide, vier Arbeitsplätze

Ein realistischer Ausbau: 1× Kentino AI 256/8x Server, 2× humanoide Roboter an Ladestationen, 4× Entwickler-Workstations mit Monitoren, Netzwerktechnik, Beleuchtung und eine kleine Werkstattbank.

1× Kentino KI-Server, 8 GPUs    ~ 4.5 kW
2× Humanoid-Ladegeräte (~1 kW)  ~ 2.0 kW   (größere Plattformen, konservativ)
4× Workstations (500 W/St.)     ~ 2.0 kW
8× Monitore (50 W/St.)          ~ 0.4 kW
Netzwerktechnik + APs           ~ 0.2 kW
Beleuchtung + Sonstiges         ~ 0.6 kW
                                --------
IT- + Laborlast                 ~ 9.7 kW dauerhaft

Runden Sie für die Planung auf rund 10 kW Dauerlast. Diese Zahl bestimmt jede weitere Entscheidung in diesem Artikel. Beachten Sie außerdem: Die 10 kW setzen voraus, dass beide Humanoiden gleichzeitig laden – und das werden sie, wenn das Team beim Planen nachlässig ist. Und das wird es sein. Kalkulieren Sie den Fall, dass alles gleichzeitig zieht.

Zum Vergleich: Ein kleineres Labor mit einem einzelnen 4-GPU-Server, einem Humanoiden, zwei Arbeitsplätzen und entsprechend kleinerem Rest landet bei 5–6 kW. Ein größeres Labor mit zwei 8-GPU-Servern und einer Flotte von vier Robotern erreicht locker 18–20 kW. Das „10-kW-Labor“ ist der Medianfall, den wir 2026 sehen.

Einphasig oder dreiphasig: wann was reicht

Dieselbe Frage, verdichtet auf das, was für ein Labor zählt: Welcher Stromkreis trägt die Last?

Das 10-kW-Labor liegt knapp über der Dauerlastgrenze eines dreiphasigen 400-V-16-A-Anschlusses. Ein 16-A-Drehstromanschluss ist damit theoretisch möglich, lässt aber keinerlei Reserve für den zweiten Server oder einen dritten Humanoiden. Die richtige Antwort für ein 10-kW-Labor im Jahr 2026 ist eine dreiphasige 400-V-32-A-Einspeisung über einen roten 5-poligen CEE-Stecker nach IEC 60309, die intern am Unterverteiler auf einphasige 16-A-Abzweige aufgeteilt wird.

Die Entscheidung für 32 A dreiphasig betrifft nicht nur die heutige Last. Sie ist die günstigste Versicherung gegen die Überraschung „Wir haben noch einen Server dazugestellt“. Der Mehrpreis zwischen 16 A und 32 A dreiphasig bei der Installation ist gering – Schutzschalter, Steckvorrichtung und ein etwas stärkeres Kabel. Es zwölf Monate später neu zu machen, kostet ein Vielfaches, weil Sie dann neue Leitungen durch fertige Wände ziehen.

Die Falle „Ich stecke es einfach ein“

Praktisch jedes Labor glaubt anfangs, die vorhandene Raumverkabelung reiche aus. Das tut sie fast nie.

Ein typischer europäischer Büroraum hat ein oder zwei einphasige 16-A-Stromkreise für sämtliche Steckdosen, oft zusammen mit der Beleuchtung an derselben Verteilung. Stecken Sie einen 4-GPU-Server (2.4 kW), einen ladenden Humanoiden (1 kW), zwei Workstations (1 kW) sowie Monitore und Licht (300 W) ein, sind Sie bei 4.7 kW auf einem Stromkreis mit 3.7 kW theoretisch bzw. 2.95 kW dauerhaft. Der Schutzschalter löst beim ersten längeren Trainingslauf aus. Manchmal löst er dienstags um 02:30 Uhr aus, wenn niemand im Gebäude ist, und Sie stellen am Mittwoch fest, dass der Server über Nacht dreimal hart neu gestartet wurde.

Mit einer Viertelstunde Vorausdenken lässt sich das verhindern. Zählen Sie die Last zusammen, sehen Sie sich den Schutzschalter an und entscheiden Sie, ob Sie einen Elektriker brauchen – bevor Sie den Server bestellen. Ein Vor-Ort-Termin des Elektrikers liegt im niedrigen dreistelligen Eurobereich; der Umbau im niedrigen vierstelligen, plus einem Monat Projektverzug.

Besonders unangenehm ist diese Variante: Der Stromkreis hält die durchschnittliche Last, löst aber bei kurzen Spitzen aus. Ein 8-GPU-5090-Server (4.5 kW dauerhaft) kann beim Übergang zwischen Trainingsschritten für einige zehn Millisekunden auf 6 kW springen. Ein einphasiger 32-A-Schutzschalter mit B-Charakteristik (7.4 kW dauerhaft) steckt das problemlos weg. Ein 16-A-Schalter mit C-Charakteristik an der falschen Seite eines stark belasteten Stromkreises nicht. Sie merken das als „Der Server startet zufällig neu, wenn wir einen Trainingslauf beginnen“ – und ein Elektriker diagnostiziert es irgendwann mit der Stromzange.

HVAC: Jedes kW hinein wird zu einem kW hinaus

Die erste physikalische Regel eines Rechenlabors: Die gesamte elektrische Leistung, die Sie in den Raum stecken, landet als Wärme im Raum. Ein 4-kW-Server ist ein 4-kW-Heizlüfter mit Zusatzfunktionen. Die Klimatechnik muss diese Wärme genauso schnell abführen, sonst steigt die Raumtemperatur, bis entweder die Geräte drosseln, die Menschen gehen – oder beides.

1 kW Wärme      =  3,412 BTU/h
1 Kältetonne    =  3.517 kW  =  12,000 BTU/h

Für das 10-kW-Labor müssen Sie dauerhaft 10 kW Wärme abführen. Das sind rund 34,000 BTU/h oder etwa 2.85 Kältetonnen. Geräte sind jedoch unter bestimmten Bedingungen nennleistungsspezifiziert, und ein Raum mit schlechter Luftführung, Sonne auf der Südwand und Menschen darin verliert Kühlleistung. Die übliche Reserveregel:

HVAC-Leistung  =  1.3 bis 1.5 × IT- + Laborlast

Bei 10 kW IT-Last installieren Sie 13–15 kW Kühlleistung. Runden Sie auf ein 15-kW-System. Das klingt nach Überdimensionierung – bis zum ersten Juli-Nachmittag mit 35 °C, wenn die Umgebungstemperatur im Gebäude steigt und Ihre nennleistungsspezifizierte Klimaanlage 80 % ihrer Typenschildangabe liefert.

ASHRAE TC 9.9 legt die thermische Hülle fest, an der sich jedes Rechenzentrumsdesign orientiert. Der derzeit empfohlene Bereich liegt bei 18–27 °C Trockenkugeltemperatur am Servereinlass, bei einer Feuchte von 8 °C Taupunkt bis 60 % rF, Obergrenze ≤ 80 % rF. Die neuere Klasse H1 für hochdichte KI-/HPC-Umgebungen verengt das auf 18–22 °C. Für ein kleines Labor mit GPUs der Prosumer-Klasse (5090, 4090) ist das breitere Fenster von 18–27 °C ausreichend; legen Sie 22 °C als Auslegungspunkt fest und akzeptieren Sie, dass es an Sommernachmittagen auf 25 °C zugehen kann.

Die Luftfeuchte ist genauso wichtig wie die Temperatur, aus zwei Gründen. Unter 30 % rF steigt das Risiko elektrostatischer Entladung – schlecht für Menschen, die Roboterelektronik in der Hand haben, und schlecht für empfindliche Sensorik. Über 80 % rF steigt das Kondensationsrisiko an kalten Oberflächen, und Korrosion beschleunigt sich über längere Zeiträume. Zielen Sie ganzjährig auf 40–60 % rF. Die meisten Split-Klimageräte regeln die Feuchte nicht aktiv; für ein Labor in feuchtem Küstenklima lohnt sich ein eigener Entfeuchter oder ein Gerät der CRAC-Klasse, das das übernimmt.

Kühloptionen: mobil, Split oder CRAC

Die ehrliche Empfehlung nach Laborgröße:

• Unter 5 kW IT-Last: Ein gutes zweischlauchiges mobiles Klimagerät tut es im Notfall, aber ein wandmontiertes Split-Gerät ist sauberer, leiser und – rechnet man die schlechtere Effizienz des mobilen Geräts über ein paar Jahre ein – ungefähr gleich teuer.
• 5–15 kW IT-Last: Wand- oder Kassetten-Split-Gerät, ausgelegt auf das 1.3- bis 1.5-Fache der IT-Last. Das ist der Sweet Spot für ein Ein-Raum-Labor. Ein 15-kW-Split-System besteht aus einem Außenverdichter und ein oder zwei Innengeräten.
• 15–40 kW IT-Last: Multi-Split-System oder Umstieg auf ein kleines CRAC-Gerät. In dieser Größenordnung wünschen Sie sich Feuchteregelung und müssen ernsthaft über Redundanz nachdenken (Ausfall des einzigen Verdichters = keine Kühlung = thermische Abschaltung binnen 20 Minuten unter Last).
• Über 40 kW IT-Last: Dediziertes CRAC-Gerät oder Kaltwasserkreis; dann betreiben Sie einen kleinen Serverraum, kein Labor. Das liegt außerhalb des Rahmens dieses Artikels.

Mobile Klimageräte verdienen eine eigene Warnung. Einschlauchige Geräte entnehmen dem Raum kühle Luft, blasen die Wärme durch den Schlauch nach draußen und ziehen Ersatzluft aus dem übrigen Gebäude (oder von draußen, durch die jeweils vorhandenen Undichtigkeiten). Sie sind dadurch netto ineffizient – je 1 kW abgegebener Kühlleistung strömen rund 0.3–0.5 kW warme Luft zurück. Außerdem sind sie laut genug, um einen Arbeitsraum unangenehm zu machen. Nutzen Sie sie als Notlösung, nicht als Plan.

Luftführung: Rack-Disziplin von vorn nach hinten zählt

Die Klimatechnik bringt kühle Luft in den Raum; das Rack macht daraus nutzbare Arbeit. Die mechanische Frage lautet, ob die kühle Luft die GPU-Einlässe erreicht, bevor sie sich mit heißer Abluft vermischt.

Die Standardkonvention ist eine Rack-Luftführung von vorn nach hinten: Kühle Luft tritt vorn ins Rack ein, strömt durch die Server und verlässt sie hinten. Kentino-KI-Server folgen dieser Konvention mit 3× 120-mm-Einlässen vorn und 1× 120-mm-Abluftlüfter hinten je Gehäuse, ausgelegt für Dauerlast im 24/7-Betrieb mit Industrielüftern. Es ist dieselbe Konvention, die jede Serverhalle nutzt, und zwar aus demselben Grund: Sie erlaubt es, kalte Zuluft und heiße Abluft zu trennen.

In einem echten Rechenzentrum sind kalte Zuluft und heiße Abluft physisch durch Gangeinhausung getrennt – Paneele, Vorhänge oder komplette Einhausungen um die Rack-Reihen. In einem kleinen Labor mit ein oder zwei Racks an der Wand können Sie in der Regel keine vollständige Warmgang-Einhausung bauen, aber die einfache Variante schon:

• Die Vorderseiten der Server zeigen zur Kaltluftquelle (zum Auslass des Split-Geräts oder zur Tür aus einem kühleren Raum).
• Die Rückseiten der Server zeigen zum Abluftweg (eine Wand, idealerweise mit der Rückluftöffnung der Klimaanlage weit oben an derselben Wand).
• Keine Geräte mit seitlichem oder oberem Lufteinlass ins Rack mischen. (Das schließt Büro-Desktops aus, die oben auf dem Rack gestapelt werden – gesehen haben wir das mehr als einmal.)

Ohne Trennung mischt sich die kalte Zuluft mit heißer Abluft, bevor sie das Rack erreicht, die effektive Kühlleistung sinkt um 15–25 %, und die GPUs heizen sich über den Nachmittag langsam auf. Untersuchungen zur Einhausung in Rechenzentren zeigen 20–25 % weniger Lüfterenergie und 20 % weniger Kälteleistungsbedarf, wenn korrekt eingehaust wird. Die Laborvariante desselben Prinzips: Lassen Sie die Luft nicht dort mischen, wo sie es nicht muss.

Akkus und Ladevorgänge

Ein ladender Roboter ist keine konstante Last. Das Ladegerät zieht während der ersten 70–80 % des Ladezyklus nahezu Nennleistung und reduziert danach. Ein Humanoid, der mit 20 % Akku aus einer Trainingssitzung zurückkommt und eingesteckt wird, zieht ein bis zwei Stunden lang volle Ladeleistung und lädt danach noch eine weitere Stunde nach.

Zwei Konsequenzen:

1. Die Ladeleistung konkurriert mit dem Server. Wenn Ihr Stromkreis den Server allein trägt, dabei aber exakt auf 80 % des Schutzschalters ausgelegt ist, bringt Sie ein Roboter bei voller Ladeleistung darüber. Die obige 10-kW-Rechnung ging davon aus, dass beide Roboter gleichzeitig laden; lautet Ihre Realität „einen Roboter laden, während trainiert wird“, können Sie ein kW aus dem Budget streichen. Lautet sie „beide Roboter am Ende jedes Arbeitstags laden, während über Nacht ein langer Trainingsjob läuft“, können Sie das nicht.
2. Staffeln oder überdimensionieren. Die saubere Antwort ist, den Stromkreis größer auszulegen. Die günstige Antwort ist, das Laden über einen Zeitplan an geschalteten PDU-Ausgängen zu staffeln – Roboter A lädt von 18:00 bis 22:00 Uhr, Roboter B von 22:00 bis 02:00 Uhr, und dazwischen hat der Trainingsjob den ganzen Stromkreis. Die PDU-Zeitplanlösung ist fragil, weil Menschen vergessen, Roboter einzustecken; wir empfehlen die großzügige Auslegung.

Ein feinerer Punkt: Roboter haben eigene Akkus, ein Ausfall von wenigen Minuten ist für den Roboter also kein Problem. Roboterladegeräte brauchen praktisch nie eine USV – der Roboter bleibt über seinen eigenen Akku am Leben, und das Laden setzt einfach wieder ein, sobald der Strom zurück ist. Das USV-Budget ist für den Server da, nicht für die Flotte.

USV-Auslegung

Der Server ist der Teil, den Sie sich bei einer Spannungsabsenkung oder einem kurzen Ausfall nicht leisten können zu verlieren. Ein geordnetes Herunterfahren aus einem laufenden Trainingsjob dauert ein paar Minuten. Eine flatternde Netzeinspeisung (fällt für 200 ms auf 0 V, kommt zurück, fällt 30 Sekunden später erneut aus) dauert länger.

Spezifizieren Sie für KI-Compute immer eine Online-Doppelwandler-Topologie. Line-interaktive USV-Geräte haben beim Umschalten auf Batterie eine Umschaltzeit von 4–10 ms – für Büro-Workstations unproblematisch, für einen Inferenzserver mitten in einem CUDA-Kernel gelegentlich fatal. Die 4 ms reichen nicht, um jede Hardware abstürzen zu lassen, aber sie reichen, damit Trainingsjobs hängen bleiben und ein harter Neustart nötig wird. Die Doppelwandlung hat keine Umschaltzeit, weil die Last immer am Wechselrichter hängt; die Batterie wird lediglich zur Gleichstromquelle.

Ein häufiger Fehler ist die Unterdimensionierung der USV für die Lastspitze. Eine 3-kVA-USV vor einem Server mit 2.5 kW Dauerlast und 3 kW Spitzen schaltet genau dann auf Bypass, wenn Sie sie am dringendsten gebraucht hätten. Legen Sie die USV auf die Spitzenlast aus, nicht auf den Dauerdurchschnitt. Das ist dieselbe Logik wie bei der Netzteilauslegung aus W04.

Die Roboter brauchen, wie gesagt, keine USV. Sparen Sie das kVA-Budget für die Rechentechnik.

Konkrete Elektroinstallation für das 10-kW-Labor

Was wir für ein Robotik- und KI-Labor mit 10 kW bei einer Neuinstallation von Anfang bis Ende empfehlen:

Dreiphasige 32-A-Unterverteilung im Labor, aufgeteilt auf sechs ausbalancierte einphasige 16-A-Abzweige – Server-Netzteile auf getrennten Phasen, HVAC separat, Roboterladegeräte auf eigenem Schutzschalter.

Anmerkungen zu diesem Aufbau:

• 32 A dreiphasig an der Laborunterverteilung ist die übergeordnete Einspeisung. Von dort gehen einphasige 16-A-Stromkreise ab, grob gleichmäßig auf die Außenleiter verteilt.
• Eigene Serverstromkreise, einer je Netzteil. Der Server mit zwei Netzteilen hat seine beiden Kabel an zwei verschiedenen Phasen – dieselbe Logik wie bei der aufgeteilten Verkabelung einer dreiphasigen PDU.
• Der Stromkreis der Humanoid-Ladegeräte ist vom Server getrennt. Ein eingesteckter Roboter stört so die elektrische Umgebung des Servers nicht.
• HVAC auf eigenem Stromkreis. Der Einschaltstrom des Klimaverdichters ist erheblich; ihn mit dem Serverstromkreis zu teilen, provoziert Fehlauslösungen.
• RCD Typ B. Schaltnetzteile mit PFC haben kleine Gleichstromanteile im Ableitstrom, die RCDs vom Typ AC täuschen können. Typ B ist die richtige Antwort; Typ A ist bei kleineren Stromkreisen vertretbar.

Für eine zertifizierte Elektrofachkraft ist das in einem Gebäude, das bereits Drehstrom an der Hauptverteilung hat, ein Tagesjob. In einem Gebäude mit reiner Einphasenversorgung muss möglicherweise der Netzbetreiber die Einspeisung erweitern, was Wochen kostet. Prüfen Sie die Verteilung, bevor Sie den Mietvertrag unterschreiben.

Die ehrliche Einschätzung

Die meisten Labore unterschätzen ihren Strom- und Kühlbedarf um rund das Doppelte. Das Muster ist immer gleich: Jemand plant den Raum um den Server, den er heute kauft, vergisst den zweiten Server, den er in einem Jahr will, unterdimensioniert die Kühlung, weil der Verkäufer die Nennleistung in kW genannt hat, und spart sich die USV, weil „wir ja Netzstrom haben, das passt schon“.

Es gleich richtig zu machen – eine 32-A-Drehstromeinspeisung legen, eine 15-kW-Split-Klimaanlage installieren, eine 8-kVA-Doppelwandler-USV vor den Server setzen – kostet für ein 10-kW-Labor rund 8–15 k€. Es falsch zu machen kostet ungefähr dasselbe, plus ein Quartal Projektverzug, plus den Glaubwürdigkeitsverlust, dem Team sagen zu müssen: „Der Server läuft heute nicht.“ Wir haben die falsche Variante häufiger gesehen als die richtige.

Planen Sie mit dem 1.5-Fachen Ihrer aktuellen Last. Betrachten Sie die heutige Last als Untergrenze, nicht als Obergrenze. Der Mehrpreis für eine Nummer größer bei der Installation ist klein. Der Mehrpreis für eine Neuinstallation ist groß.

Dies ist Teil des Kentino Wiki, einer Referenzreihe zu KI-Compute, Robotik und den Systemen, die beides verbinden. Anmerkungen und Korrekturen gern an info@kentino.com.