Dass der Internetverkehr in den vergangenen Jahren sprunghaft angestiegen ist, dürfte wenig überraschend sein. Was aber so manchen verwundern dürfte, ist die Tatsache, dass sich die düsteren Prognosen von explodierenden CO2-Emissionen im Zusammenhang mit Rechenzentren nicht annähernd bewahrheitet haben. Seit dem Jahr 2010 ist der Internetverkehr um das 12-fache gestiegen. Dies ist vor allem auf Faktoren wie die rasch zunehmende Zahl von vernetzten Geräten, die Virtualisierung vieler physischer Anwendungen und die Verdoppelung der Internetnutzer zurückzuführen. Trotzdem lag der Energiebedarf von Rechenzentren zwischen 2010 und 2019 konstant bei etwa 1 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs bzw. bei rund 200TWh. Und dieser Trend scheint sich fortzusetzen. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) wird der Energiebedarf von Rechenzentren trotz eines Anstiegs der Nachfrage um 60 Prozent bis einschließlich 2022 konstant bleiben, wenn die aktuellen Trends hinsichtlich der Effizienz der Hardware und der Infrastruktur von Rechenzentren aufrechterhalten werden können. Ein Grund für diese ermutigenden Zahlen ist die Tatsache, dass die Betreiber von Rechenzentren kontinuierlich in Technologien investiert haben, die den Energiebedarf und die CO2-Emissionen reduzieren. Der wichtigste Parameter zur Bestimmung der Energieeffizienz von Rechenzentren ist die sogenannte Power Usage Effectivness (PUE) – ein Begriff, der von der American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) und dem Industriekonsortium The Green Grid entwickelt wurde. Im Wesentlichen gibt der PUE-Wert an, wie viel Energie die IT-Systeme eines Rechenzentrums im Verhältnis zum Gesamtenergieverbrauch einschließlich Kühlung, Beleuchtung und anderen nicht IT-bezogenen Systemen benötigen. Ebenso wichtig wie der PUE-Wert für die Bestimmung der Energieeffizienz eines Rechenzentrums sind die Daten und die Messsysteme, die zu seiner Berechnung herangezogen werden. Dabei hängt die genaue und korrekte Messung der wichtigsten elektrischen Parameter wie Spannung, Strom, Leistung, Energie und Leistungsfaktor von der richtigen Verwendung und Platzierung der Messgeräte ab. Die für Rechenzentren gültige Norm EN50600-2-2 verlangt die Messung dieser Parameter mit einer Genauigkeit von 1 Prozent. Darüber hinaus empfiehlt sie die Messung der Gesamt-Oberschwingungsverzerrung des Stroms und der Spannung (THDI und THDU) und fordert eine schnelle und gleichzeitige Erfassung dieser Daten sowie eine korrekte Analyse und Darstellung der resultierenden Daten. Nur unter diesen Gegebenheiten kann der Betreiber eines Rechenzentrums sicher sein, dass der gemessene PUE-Wert die Realität widerspiegelt. Schon geringste Abweichungen im gemessenen PUE-Wert können weitreichende Folgen haben. So können z.B. die Fähigkeit eines Rechenzentrums zur genauen Messung seiner Energieeffizienz, die Leistungsverteilung auf die IT-Lasten und die effektive Planung von Upgrades gefährdet werden.
Genaue Informationen sind alles
Die genannten Risiken können durch die Implementierung der flexiblen Lösungen von ABB vermieden werden. Diese erfüllen alle Messanforderungen, bieten eine hohe Genauigkeit, vereinfachen die Überwachung der Stromversorgung und die Kapazitätsplanung und tragen zur Verbesserung der Energieeffizienz bei. Darüber hinaus sorgen effiziente ABB-Geräte wie Transformatoren, unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV), Kabel, Schutz- und Schaltgeräte für eine hohe Effizienz in der Energieverteilung. Dank eines USV-Wirkungsgrads von 97,4 Prozent auf Systemebene im Doppelwandler-Betrieb, effizienter Produkte für die Stromverteilung und der richtigen Gestaltung der Verteilung können die Verteilungsverluste, die normalerweise im Durchschnitt bei 20 Prozent liegen, auf nur 5 Prozent reduziert werden. Weitere Effizienzsteigerungen lassen sich durch die Implementierung von Mess-, Überwachungs- und Steuerungslösungen von ABB realisieren. Die Geräte der Ekip-Reihe mit integrierter Messfunktion sind z.B. in der Lage, sämtliche elektrische Parameter auf allen Verteilungsebenen mit hoher Flexibilität und der Genauigkeitsklasse 1 gemäß IEC61557-12 zu messen und zu steuern. Solche integrierten Funktionalitäten bieten folgende Vorteile:
- Es sind keine zusätzlichen Relais und Messgeräte erforderlich, was das System vereinfacht und Zeit spart.
- Ein hohes Maß an Flexibilität dank verschiedener Kommunikationsprotokollmodule
- Einfache und effektive Cloud-Anbindung
- Höhere Zuverlässigkeit dank weniger Geräte und Verbindungen
- Schnelle Planung, Installation und Integration
Darüber hinaus können die wichtigsten Informationen der integrierten Messgeräte problemlos mit dem ABB Ability Energy and Asset Manager visualisiert und überwacht werden, der als lokale oder cloud-basierte Lösung erhältlich ist.
Modular und skalierbar
Da Rechenzentren in verschiedenen Größen gebaut werden, bietet ABB modulare Komponenten, mit denen sich drei skalierbare Lösungen realisieren lassen:
- Essential Monitoring ist eine Basislösung, die die Überwachung der PUE eines Rechenzentrums ermöglicht. Sie eignet sich besonders für kleine Anlagen.
- Enhanced Monitoring bietet eine erweiterte und genauere Sicht auf den Stromverbrauch und ermöglicht die Analyse der Energieeffizienz sowie die Überwachung des USV-Status.
- Advanced Monitoring ist ein umfassendes Paket für sehr detaillierte Messungen und eine vorausschauende Wartung. Es eignet sich für größere Rechenzentren oder Rechenzentren mit höchsten Energieeffizienz- und Nachhaltigkeitsanforderungen.
Die genannten skalierbaren Lösungen bieten viele Vorteile. Sie reduzieren die Projektentwicklungszeit um bis zu 80 Prozent, sie mindern das Projektrisiko, da die digitale Konnektivität bereits von ABB getestet wurde, sie lassen sich einfach an verschiedene Projekte anpassen, und sie können jederzeit durch Hinzufügen weiterer Funktionalitäten vom ABB Marketplace erweitert werden, ohne dass die Hardware ausgetauscht werden muss. So können bei einem Upgrade von elektrischen Systemen im Vergleich zu einem traditionellen Austausch bis zu 70 Prozent der Kosten eingespart werden.
Essential-Monitoring-Lösung
Die Essential-Lösung basiert auf zwei Leistungsschaltern vom Typ Emax 2 oder Tmax XT. Diese messen alle elektrischen Parameter (Strom, Spannung, Frequenz, Wirk-, Blind-, Scheinleistung und -energie, Leistungsfaktor, Scheitelfaktor, THDI, THDU) am USV-Ausgang und Anlageneingang. Die Anbindung der beiden Schalter erfolgt über das Modbus-TCP-Kommunikationsprotokoll. Die Messungen werden über das ABB Ability Edge Industrial Gateway gesammelt und im lokalen Gateway gespeichert oder in die Cloud übertragen. Im letzteren Fall stehen sämtliche Informationen auf der neuen ABB Ability Energy and Asset Manager Cloud-Plattform zur Verfügung und können von überall mit jedem internetfähigen Gerät abgerufen werden. Neben der Cloud-Anbindung besteht auch die Möglichkeit, die Messgeräte (Leistungsschalter) an das lokale Infrastruktur-Management des Rechenzentrums (DCIM) anzuschließen und die verfügbaren Informationen auf kundenspezifische Weise zu nutzen. Die Lösung ist einfach und günstig in der Anschaffung, bietet mit zwei installierten Messpunkten aber nur wenig Informationen über den Energieverbrauch des Rechenzentrums. Folglich sind die Möglichkeiten zur Verbesserung der Gesamteffizienz und Zuverlässigkeit begrenzt.