Energieeffizienz DC statt AC senkt die Kosten für Infrastruktur in Rechenzentren

Gleichstromversorgung von Rechenzentren erübrigt redundante Anlagen und Energieverluste bei der Stromumwandlung: Effekte, die sich rasch auf einen Wert von 20 bis 30 Prozent summieren. Allein die Infrastruktur eines Gleichstromsystems spart 20 Prozent an Energie ein, die ansonsten in einem Rechenzentrum schon schnell durch die energieintensive Strominfrastruktur verloren gehen kann.

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Wenn es denn stimmt, dass Google für seine Datenzentren im Konzern kontinuierlich 260 Millionen Watt an elektrischer Leistung benötigt, dann kann man sich ausmalen, was Rechenzentren verbrauchen. Energieeffizienz stellt hier eine der großen Herausforderungen dar. Das Rechenzentrum, das weltweit die höchste Energieeffizienz aufweisen soll, liegt in Helsinki und nutzt das dort in Mengen vorhandene Salzwasser der Ostsee für die Wärmetauscher.

Im Norden Europas liegt, erbaut in einen Hohlraum unter der Uspenski-Kathedrale der finnischen Hauptstadt, das Academica-Rechenzentrum. Dank der besonderen Konzeption muss es 80 Prozent weniger Energie zum Kühlen der Server aufbringen, als in Anlagen, die herkömmliche Kühlmethoden verwenden. Und: Die von den Servern generierte Wärme wird in das Nahwärmenetz eingespeist und versorgt 500 Haushalte - und das in einer Stadt, in der die Temperaturen im Winter häufig auf - 20 °C fallen.

Die Stromverteiler von ABB (Power Distribution Unit - PDU) regeln den Energieverbrauch der Server und verteilen zuverlässig den Strom im Rechenzentrum. Das Beispiel des Academica-Rechenzentrums verdeutlicht, wo die ungenutzte Energiereserven weiter schlummern: in IT-Infrastrukturen. Um dieses Brachland künftig noch besser erschließen zu können, setzt ABB künftig auf das Konzept Direct Current (DC) Data Center, griffig als „Grid-to-Chip“ formuliert.

Mit Gleichstrom in die Zukunft

Für Reino Buchmüller, bei ABB Leiter der Sparte Niederspannungstechník, bietet die Gleichstromtechnik für die Energiebilanz von Rechenzentren und Serverfarmen neue Chancen. Man könne damit nicht nur Strom sparen, sondern auch die Kosten für die Infrastruktur senken. Beim Gleichstrom entfallen nicht nur die AC/DC-Wandler. Wenn die Server mit Gleichstrom laufen, muss man den Strom auf seinem Weg vom Kraftwerk bis zum Server nicht unnötig hin und her transformieren. Das verbessert den Wirkungsgrad beim Stromtransport und erübrigt zahlreiche Installationskomponenten. Einhergehend damit reduziert sich der Aufwand beim Verlegen und Verdrahten von Kabeln wie auch zum Kühlen.

Die Energieeffizienz stets im Fokus behalten

Die von Computeranlagen abgegebene Wärme zäklt als der natürliche Feind der gespeicherten Daten. Rund 30 Prozent des Energieverbrauchs eines durchschnittlichen Rechenzentrums führen Schätzungen allein auf die Systemkühlung zurück. Das bedeutet, dass jährlich rund 281 Millionen US-Dollar verschwendet werden. Um dem entgegenzuwirken umfassen die energieeffizienten ABB-Produkte für Rechenzentren besondere Technologien für das Energiemanagement als auch für Motoren und Antriebe für Lüftungssysteme und Klimaanlagen und ebenso fortschrittliche DCIM-Lösungen (Data Center Infrastructure Management). Kürzlich erwarb ABB einen Anteil von Power Assure, einem Entwickler von Energieverwaltungslösungen und - software für Rechenzentren. Die Technologie des Unternehmens kann in die DCIM-Lösung von ABB integriert werden, um Betreibern von Rechenzentren die Steuerung, Überwachung und Optimierung des gesamten Umfelds und der Energieeffizienz des Rechenzentrums zu ermöglichen.

Nach der Übernahme des US-amerikanischen Unternehmens Validus DC Systems, Anbieter von Ausrüstungen für Gleichstromsysteme in Rechenzentren, kann ABB nun effizientere Lösungen für Rechenzentren anbieten. Gleichstromsysteme sorgen in Rechenzentren für eine deutliche Senkung des Energieverbrauchs und der Infrastrukturkosten. Dies wird durch Stand-by-Batterien, Mikrochips und viele andere Komponenten in IT-Anlagen ermöglicht, die mit Gleichstrom betrieben werden, obwohl die heutigen Rechenzentren auf Wechselstromanlagen (AC) basieren, die meist nur Wechselstrom liefern. Damit Wechselstrom in Gleichstromanlagen verwendet werden kann, muss dieser auf fünf unterschiedlichen Stufen im Rechenzentrum zunächst in Gleichstrom umgewandelt werden.

Erneuerbare Quellen rasch eingebunden

Gleichstromtechnik ist wie geschaffen für die Energiewende. Lassen sich in dieser Technik doch unterschiedliche Quellen aus Erneuerbaren Energieen, wie Photovoltaik, Windkraft, Batterien und andere, leicht und schnell integrieren. Es bedarf dafür keiner Synchronisation des Netzes wie beim Wechselstrom. Ein Aufwand, der bei DC nicht erforderlich ist und sich somit erübrigt.

Ein anderer wichtiger Aspekt, der sich in der Energiebilanz eines Rechnezentrums niederschlägt ist der umbaute Raum. Denn: Allein durch die Senkung des Platzbedarfs, der ansonsten für eine redundante Wechselstromausrüstung benötigt werden würde, spart ein durchschnittliches Rechenzentrum ganz kräftig bei den Immobilienkosten.

Eines der ersten Rechenzentren mit DC-Technik rüstet ABB in der nördlichen Zentralschweiz aus. In drei Ausbaustufen soll dort eine 1-MW-DC-Anlage entstehen. Die erste Ausbaustufe soll im ersten Quartal 2012 den Betrieb aufnehmen.

SPS/IPC/DRIVES/ 2011, Halle 4, Stand 420

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