Nachhaltiges Power Management

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1 Nachhaltiges Power Management von Kat Rollin, PointSource Communications Heutige Rechenzentren sind aus sehr vielfältigen Gründen alles andere als nachhaltig. Dafür stehen die folgenden Gründe: Die historisch gewachsenen Infrastrukturen sind zumeist komplex und sehr unflexibel, soweit es die schnelle Umstellung und Anpassbarkeit an neue Technologien angeht. Ferner haben viele Rechenzentren bereits ihre Kapazitätsgrenzen überschritten und arbeiten hinsichtlich ihrer Stromverbräuche und im Feld Kühlung sehr ineffizient. Dies führt zu entsprechend hohen Ausgaben. So evaluieren viele Unternehmen Lösungen, wie etwa das STARLINE Stromschienensystem, um ihre RZ- Umgebungen energetisch zu optimieren, Einsparungen zu erzielen und nachhaltig auszurichten. Anmerkung des Uptime Institute: Dieses in Kooperation entstandene und urheberrechtlich geschützte White Paper hat Eingang in die offiziellen Dokumente, Präsentationen und Tagungshandbücher zum Green Enterprise IT Symposium (13. bis 16. April 2009 in New York) des Uptime Institute mit dem Titel The Path Forward v4.0 Revolutionizing Data Center Efficiency gefunden. Es ist von hohem Informationswert für alle Rechenzentrumsexperten. Obwohl das White Paper von einem Vertragspartner des Uptime Institute verfasst worden ist, weisen wir darauf hin, dass das Institute seine herstellerneutrale Position unter allen Umständen wahrt und keine Gewährleistung und/oder Haftung für die im White Paper getroffenen Aussagen, Meinungen und Darstellungen zu Produkten und Services sowie für deren Richtigkeit übernimmt. Die Leser werden gebeten, sich bei Rückfragen und für weitere Informationen direkt an den/die Verfasser des White Papers zu wenden.

2 RZ-Verantwortliche müssen heute Wege finden, um die Verfügbarkeit ihrer IT hoch zu halten, diese für wachsende Leistungsanforderungen flexibel zu gestalten und serviceorientierte Architekturen aufzusetzen, die das strategische Unternehmensgeschäft unterstützen. Während diese Anpassungen im Software- und Storage- Sektor in der Regel einfach und schnell vorgenommen werden können, hinkt die physische Rechenzentrumsinfrastruktur in ihrer Anpassungsfähigkeit sehr oft deutlich hinterher, da diese durch ihr historisch gewachsenes Stromverteilungsdesign oftmals starr und sehr unflexibel ist. Innerhalb einer angenommenen, durchschnittlichen Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren bei Rechenzentren wird das IT-Equipment alle zwei bis fünf Jahre durch neue Geräte ersetzt. Die Integration von neuen und leistungsfähigeren Geräten wird oftmals durch die unzureichenden Kapazitäten eine bestehenden Stromversorgungssystems begrenzt. Die hohe Frequenz bei den Equipment-Refreshs setzt demnach eine elektrische Auslegung voraus, die zwischen zwei und vier komplette Gerätewechsel innerhalb der Lebensdauer eines Rechenzentrums bewältigen kann. Ebenso muss das Design schnelle Anpassungen bei Relokationen von IT- Geräten zulassen, um mit den Anforderungen von ständig wechselnden Business-Feldern Schritt halten zu können. Analog hierzu lassen sich auch die Ansprüche an ein flexibles und im höchsten Maße anpassungsfähiges Stromverteilungssystem formulieren. In der Regel sind konventionelle Stromverteilungslösungen weder besonders flexibel noch leicht anzupassen. Entsprechend lassen sich Änderungen nur mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand vornehmen. Bei der Errichtung eines Rechenzentrums mit einer traditionellen Stromverteilung müssen Planer und Elektroingenieure alle Führungsstrecken von der Hauptversorgung und wieder zurück am Reißbrett planen. Jede Abzweigung, Schalttafel und jeder Anschluss ist im Vorhinein genau festzulegen. Unmöglich ist es hierbei, alle zukünftigen Erweiterungen und Ausbauten bereits im Detail mit einzuplanen. Daher wird häufig die Stromverteilung im Hinblick auf ihre Kapazitäten überplant oder aber lediglich am aktuellen Bedarf ausgerichtet mit der Folge, dass bei einer Überplanung hohe Anfangsinvestitionen vonnöten sind, die sich bei nur geringem Wachstum der RZ- Infrastruktur womöglich nie vollumfänglich amortisieren und fortlaufend die IT-Budgets belasten. Wird hingegen die Stromverteilung nur gemäß dem Ist-Bedarf implementiert, verursacht jeder Erweiterungsschritt unverhältnismäßig hohe Kosten durch einen langen Planungsvorlauf, geplante Downtime und externe Elektrikereinsätze für die Errichtung von Abzweigungen. Diese Erweiterungen lassen sich jedoch im Zuge von Unternehmenswachstum, Geräte-Upgrades oder Layout-Veränderungen nicht vermeiden. Die Kosten für entsprechende Anpassungen der elektrischen Verteiler sind im Hinblick auf Zeit-, Arbeits- und Materialaufwand hoch und bergen jedes Mal das Risiko von Versorgungsunterbrechungen. In Anbetracht dieser Tatsachen macht es Sinn, eine gegebene Stromverteilungsinfrastruktur zu evaluieren und Lösungen zu erwägen, über die Erweiterungsschritte kosteneffizienter zu vollziehen und das elektrische Design zukunftssicherer ausgelegt werden kann. Flexibel, anpassbare Stromverteilungslösungen Ein Overhead-Schienensystem ist eine einfach und schnell zu installierende sowie zu erweiternde Verteilungslösung, die ökonomisch und nachhaltig alle Verbraucher in einem RZ mit Strom versorgt und dazu über Power Monitoring-Kapazitäten verfügt. Das Schienensystem kann überall im Rechenzentrum installiert werden und nimmt eine hohe Zahl Abgangskästen in unterschiedlichen Leistungsstufen auf. Dadurch lassen sich die bei kabelbasierten üblichen Schaltkästen, langen Kabelstränge, aufwändig zu errichtenden Abzweigungen und dadurch hohen Kosten vermeiden. Unterbrecher, die direkt in die Abgangskästen integriert sind, erleichtern Rekonfigurierungen oder Fehlerbehebungen. Darüber hinaus können einzelne Stromkreise kontrolliert und bei Bedarf abgeschaltet werden, um Energie einzusparen. Nachhaltigkeit Overhead-Stromschienensysteme können aufgrund der Langlebigkeit ihrer Komponenten über viele Jahre hinweg erweitert, rückgebaut und an anderer Stelle wiederverwendet werden. Im Vergleich zu Kabelsystemen enthalten Schienenlösungen weniger Kupfer, und die wiederverwendbaren Komponenten tragen zu einer verbesserten Umweltbilanz bei, da weniger Sonderabfall

3 Ständig steigende Leistungsdichten bei den Servern führen zu höheren Stromverbräuchen, die aus dem höheren Strombezug der Hardware und den entsprechend wachsenden Ansprüchen an die Kühlung resultieren. Für jeden Euro mehr, der für Strom aufgewendet werden muss, entfällt ein weiterer Euro an Kosten auf die Kühlung. Diese Kostenspirale dreht sich beständig weiter und hat auch Auswirkungen auf die physische Infrastruktur eines Rechenzentrums: Immer mehr und größer dimensionierte Versorgungsstränge müssen zur Befriedigung des Stromhungers der Peripherie im Doppelboden verlegt werden und stellen immer größere Barrieren für die Kühlluftzirkulation dar. Bei einem Overhead- Stromverteilungssystem können der Kabeldschungel und eine sich daraus ergebende Ineffizienz bei der Kühlung vermieden werden. Daher ist ein Schienensystem eines der energieeffizientesten Lösungen am Markt. Anpassbar Einfach, schnell und kostengünstig zu installieren Die Kosten für ein STARLINE Stromschienensystem befinden sich auf dem gleichen Niveau wie bei traditionellen, kabelbasierten Lösungen. Die Kostenvorteile ergeben sich mit jedem Erweiterungsschritt: Abgangskästen können in Minutenschnelle hinzugefügt und wieder entfernt werden, ohne dass wie bei Kabelsystemen ein umständliches Hantieren an den Leitern und das Hinzufügen von neuen Anschlüssen über entsprechende Verdrahtungen erforderlich sind. Auch das Kürzen, Verlängern oder gar das Wechseln von Leitern bei höherem Kapazitätsbedarf wird dem technischen Personal erspart. So werden auch das Risiko unbeabsichtigter Fehler und daraus resultierende Stromausfälle minimiert. Racks und Systemkomponenten können einfach neu angeschlossen, an anderer Stelle platziert oder rekonfiguriert werden, ohne dass ein Elektriker neue Kabel verlegen und Abzweigungen errichten muss. An jedem Ort im RZ können über die Schiene Abgangskästen montiert, konfiguriert und an anderer Stelle wieder eingesetzt werden, ohne Prozesse zu beeinträchtigen oder eine Gefährdung für das Personal darzustellen. Vollständig wiederverwendbare Komponenten Die modularen Schienenprofile lassen sich komplett demontieren, neu zusammensetzen und an anderer Stelle wiederverwenden ohne dass eine Abschaltung der Hauptstromversorgungerforderlich ist. Vorgefertigte und getestete Ergänzungs- oder Ersatzkomponenten können einfach geordert oder bevorratet werden, um besonders schnelle Erweiterungen zu ermöglichen. Alle Module eines Schienenprofils verfügen über die gleiche Ampere- Rate und sind daher einfach austauschbar oder bei anderen Schienenverläufen mit gleichen Dimensionen und Leistungsparametern zu verwenden. Vollständig skalierbar Aufgrund der langen Zeitspanne zwischen der Planung und Implementierung eines Stromverteilungssystems ist dieses oftmals bei der ersten Inbetriebnahme in dem Sinne überaltert, dass es den sich zwischenzeitlich ergebenden Leistungsanforderungen schon nicht mehr gerecht werden kann. Entsprechend müssen häufiger schon ab dem ersten Betriebstag an, zum Beispiel die Platzierungen der Stromabzweigungen rekonfiguriert werden. Das geht mit hohen Kosten und zusätzlichen Tagen an geplanter Downtime einher. STARLINE Stromschienen sind jederzeit und für alle Ansprüche einfach und schnell zu skalieren, indem Schienen und Abgangskästen schnell hinzugefügt und wieder entfernt werden können ohne hohe Investitionen und ohne eine komplett neue Infrastruktur aufsetzen zu müssen. Dies ist insbesondere für Colocation-Anbieter ein großer Vorteil, da sich diese Umgebungen sehr schnell verändern und die Stromverteilung äußerst flexibel Schritt halten kann. Durch den modularen Aufbau, die hohe Haltbarkeit und nahezu unbegrenzten Wiederverwendungsmöglichkeiten ist auch ein dauerhaft hoher Nutzen in punkto Nachhaltigkeit gegeben. Mehr nutzbare Rechenzentrumsfläche Der IT-Output pro Quadratmeter Rechenzentrumsfläche ist der Gradmesser für die IT- Produktivität und Wirtschaftlichkeit. Daher ist die effiziente Nutzung dieser Fläche auch so wichtig. Overhead-Schienensysteme beanspruchen keine Stellfläche und geben Raum für weiteres Produktivequipment. Ferner verbannen Sie Kabel aus dem Doppelbodenraum und schaffen schlanke Eins-zu-eins-Verkabelungsinfrastrukturen eben nur dort, wo diese benötigt werden. Monitoring der Stromnutzung Es ist äußerst wichtig, dass RZ-Manager exakt die Verbräuche in ihrer Umgebung kennen. Ist dies nicht der Fall, kommt es häufig dazu, dass aktive Geräte in ein Rack eingebaut werden, der Kapazitätszuwachs nicht mehr von den Leitern bewältigt werden kann, Sicherungen ausgelöst werden und zu ungeplanter Downtime führen. STARLINE-Systeme sind auf Wunsch mit einem integrierten Power-Monitoring- Tool erhältlich, dass die Ströme für jede Phase eines Leiters in Echtzeit misst und anzeigt, automatische Warnmeldungen auslöst und eine Remote- Fehlerbehebung bietet. Über die Kenntnisse der kompletten Lasten eines Racks können RZ-Manager Erweiterungen punktgenau planen, ein Load-

4 Balancing vornehmen und dadurch ihre Umgebung besonders energie- und kosteneffizient betreiben. Stromumwandlungen und -verluste vermeiden Effizienzverlust führen. Die Verteilung von DC- Strom scheint der einfachste Weg zu sein, um zu viele Umwandlungen zu vermeiden. Lediglich eine Transformation von AC- zu DC-Strom wäre dafür erforderlich. Allerdings steckt dieses Konzept bis dato noch in den Kinderschuhen. Ein anderer Ansatz besteht darin, 400V AC-Strom ohne Abspanntransformator zu nutzen und die Last direkt zu verteilen. Es kommt bei der Verteilung von Strom im Rechenzentrum zu vielen Umwandlungsprozessen, die sukzessive zu einem Energie- und damit

5 Welcher dieser Ansätze sich auch letztlich als besser erweisen wird, das STARLINE Schienensystem ist bereits heute für beide Varianten ausgelegt. Rechenzentrumsbetreiber und -verantwortliche sehen sich heute mit ständig wachsenden Leistungsdichten konfrontiert und benötigen neue Lösungen, um diese beherrschen zu können. Ich persönlich glaube, dass der 400V DC-Ansatz die Zukunft für die Strom- Topologie darstellen wird. Aber dieser wird zurzeit noch über Machbarkeitsstudien evaluiert. Auch die AC-Spannungsvariante unterliegt noch eingehender Prüfung. Overhead-Schienensysteme stellen eine ideale Lösung für bestehende und künftige Topologien dar, denn diese sind UL-zertifiziert und für alle heutigen und zukünftigen Einsatzfelder verwendbar, so David Geary, PE, Vice President of Engineering bei Direct Power Technologies Inc. Frische Power für die grünen Rechenzentren der Zukunft Änderungen sind unvermeidbar, und das heutige Design von Rechenzentren sollte stets diesem Faktum Rechnung tragen. Unternehmen, die nicht dazu bereit sind, wichtigen Trends zu folgen und den technologischen Wandel in ihrer RZ-Infrastruktur zu vollziehen, werden Reputation und letztlich auch Business gegenüber ihren agileren Mitbewerbern verlieren. Lösungen für die physische Stromverteilung spielen bei diesen Anpassungsprozessen eine fundamentale Rolle: Nur über das Aufsetzen entsprechender Umgebungen sind Rechenzentren wettbewerbsfähig, energie- und kosteneffizient - und können schon heute künftigen Anforderungen gerecht werden. Über die Autorin Kat Rollin ist Projektleiterin, Redakteurin und Senior-Autorin bei PointSource. Kat war mehr als zehn Jahre lang für Sun in New York als System Engineer tätig. Dort betreute sie viele der 500 größten Unternehmen aus dem gewerblichen und Finanzsektor in nahezu allen Marktsegmenten. Um den hohen Ansprüchen gerecht zu werden und den Vertrieb effizient zu gestalten, arbeitete Kat eng mit den Marketing- und Entwicklungsdivisionen bei Sun zusammen, um maßgeschneiderte Produkte für ihre Kunden zu kreieren. Spezialisiert hatte sich Kat insbesondere auf grafische und Multimedia- Anwendungen, die Einführung von Java, Webtechnologien, Hochverfügbarkeit und den Einsatz von Thin Clients bei Börsenhandelsplätzen. Vor ihrer Laufbahn bei Sun arbeitete Kat für acht Jahre als System Engineer bei NBI, Inc. Die Stationen ihrer akademischen Karriere markieren die Colorado State University, das Front Range Community College, die New York University, und das Hunter College. Über Universal Electric Corp. Die Universal Electric Corp. entwickelt und vertreibt innovative Stromverteilungslösungen der Marke STARLINE für Mission Critical- Anwendungen, den industriellen, produzierenden und gewerblichen Sektor. Die STARLINE Stromschienen entsprechen den strengen Richtlinien der UL857. Derzeit sind die Lösungen in vier Baugrößen mit elf elektrischen Grundsystemkonfigurationen verfügbar. Die Schienenprofile bieten Kapazitäten zwischen 40 und 400 Ampere mit isolierter Masseleitung. Das modular aufgebaute System ist einfach zu installieren und beliebig hoch zu skalieren bei höchster Kosteneffizienz. Für Abzweigungen sind Abgangskästen in den unterschiedlichsten Leistungsstufen erhältlich. UEC berät und unterstützt Anwender, Planer und Elektroingenieure bei der richtigen Wahl eines Schienensystems und zeigt die Features, Vorteile und Limitierungen auf. Als weitere Produkte mit der Marke entwickelt und vertreibt die Universal Electric Corporation den STARLINE PlugIn Raceway und US Safety Trolley. Mehr Informationen zu den flexiblen Stromverteilungslösungen erhalten Sie über oder info@uecorp.com. Über das Uptime Institute Das Uptime Institute ist eine führende Expertin auf dem Gebiet Rechenzentren. Seit 1993 führt es Schulungen, Studien und Beratungen für Rechenzentrumsbetreiber und IT-Organisation zu dem Thema maximale Verfügbarkeit durch und betreibt für diese Sektoren ein umfassendes Informations-Netzwerk. Es hat eine Reihe an Innovationen den Weg bereitet und hervorgebracht, wobei zu der bekanntesten wohl die TIER- Klassifizierung von Rechenzentren gehört, die mittlerweile zu einem weltweiten Standard avanciert ist. Das Site Uptime Network ist ein geschlossenes Netzwerk mit insgesamt 100 Mitgliedern weltweit. Es setzt sich aus Vertretern der bedeutendsten und größten privatwirtschaftlichen Unternehmen und der öffentlich Hand zusammen. Seit 2008 fördert es die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Instituten über ein eigenes Programm. Ferner zertifiziert es Rechenzentren gemäß dem TIER-Standard, führt Assessments zur Nachhaltigkeit durch, unterstützt R Z - M a n a g e r b e

6 i der Planung und Kosten-/Nutzenanalyse für Rechenzentrumsprojekte. Darüber hinaus veröffentlicht es Studien und White Paper, bietet Seminare an und veranstaltet einmal im Jahr das Green Enterprise IT Symposium, den bedeutendsten Event im Feld der Optimierung von Enterprise-IT-Infrastrukturen und Energieeffizienz. Das Uptime Institute ist Sponsor des jährlich ausgelobten Green Enterprise IT Awards und des Global Green 100 programs. Das Institut führt auch individuelle Studien, Forschungen und Produktzertifizierungen für IT-Hersteller durch. Das gesamte vom Uptime Institute publizierte Material trägt das Copyright 2009 Uptime Institute, Inc., und ist durch das internationale Copyright-Gesetz geschützt. Alle Rechte vorbehalten für alle Medien und jede Nutzung. Jede vollständige und/oder teilweise Verwendung und/oder Wiederverwendung der Publikationen und der Literatur des Uptime Institute bedürfen in jedem Fall und für jeden Zweck der vorherigen schriftlichen Genehmigung. Das entsprechende Formular steht zum Download bereit unter: Uptime Institute, Inc Rodeo Park Drive East Building 100 Santa Fe, NM Corporate Offices: Fax: Uptime Institute, Inc. und Universal Electric Corp.