CONVERGED AC-DC USV FÜR DATENCENTER. Volker Liebenhagen Key Account Manager UPS Systems, Eltek Deutschland GmbH

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1 CONVERGED AC-DC USV FÜR DATENCENTER Volker Liebenhagen Key Account Manager UPS Systems, Eltek Deutschland GmbH

2 CONVERGED POWER USV FÜR DATENCENTER 1. Eltek Spezialist für USV und Hochverfügbarkeit 2. Warum AC? - warum DC? - warum DC mit AC? CPS - Datencenter Power neu definiert 3. Einsatz von Converged Power USV im Rechenzentrum 4. Fallbeispiel Rechenzentrum mit Converged Power USV 5. Konzeptüberblick und verfügbare Hocheffizienz- Leistungsmodule von Eltek

3 ELTEK GRUPPE WELTWEIT Seit May 2015 Bestandteil der DELTA Gruppe KANADA USA MEXIKO KOLUMBIEN PERU BRASILIEN UK FRANKREICH SPANIEN PORTUGAL NORWEGEN DEUTSCHLAND POLEN NIGERIA ITALY ÄGYPTEN SCHWEDEN RUSSLAND SLOWAKIA RUMÄNIEN TÜRKEI KENIA IRAN SAUDI ARABIEN KASACHSTAN DUBAI PAKISTAN INDIEN THAILAND MALAYSIA BANGLADESH SINGAPUR KOREA CHINA PHILIPPINEN HONG KONG JAPAN AUSTRALIEN ARGENTINIEN BUSINESS IN > 100 LÄNDERN 32 NIEDERLASSUNGEN > 2500 BESCHÄFTIGTE

4 ELTEK DEUTSCHLAND GMBH 130 Jahre Tradition am Standort Frankfurt/Main Über 80 Jahre Erfahrung Power Supply und USV Marktführer in Deutschland und Europa für HE-Stromversorgungen Ca ELTEK-Anlagen in Deutschland in Betrieb Weltweit ca HE Module im Einsatz Partner für Systemlösungen & individuelle Services

5 ELTEK PRODUKTE & MÄRKTE TELECOM RENEWABLE DATENCENTER INDUSTRIAL n 24 und 48 VDC Versorgungssysteme für Mobilfunknetze n DC USV Systeme für Daten- und Festnetze 48 und 60VDC n Remote Power Systeme 380VDC n Embedded Power n Hybrid-Power Systeme n Batterie Backup Systeme n Smart Grid Systeme n AC-USV Systeme n HV-DC USV Systeme n Converged Power AC-DC USV n Dieselsysteme und Schaltanlagen n 24/365 Service, Installation und Wartung n Energieerzeugung und Energieverteilung n Stromversorgung für Öl-/ Gasförderung n Schiffs- und Bahnstromversorgungen n Industriestromversorgungen n AC-USV

6 Converged Power Solution Datencenter Power neu definiert

7 DIE ALTERNATIVEN USV FÜR DATENCENTER RZ-STROMVERSORGUNG SERVER DC USV mit Batteriespeicher 48 (oder 60VDC) 48VDC EVU-Netz AC USV mit zentralem Batteriespeicher 230/400VAC HV-DC USV mit zentralem Batteriespeicher CPS = DC + AC 240VDC oder 380VDC Front End Wandlung in 230VAC oder auch in 24, 48VDC

8 Warum AC? Warum DC? Warum DC mit AC? Es geht immer nur um: Kosten Effizienz & Verfügbarkeit

9 TYPISCHE SERVER VERSORUNG MIT EINER AC USV (DOPPELWANDLER) EUE PDU Server Gleichrichter Wechselrichter PC-Netzteil 400V ~ 600V = 400V ~ 380V = η=96% η=98% η=96,5% η=96% Ladegerät η PC =93% 5V = 12V = 3,3V = 480V = η PDU =97% USV Batterie η USV =94% 122kW*0,94=115kW à 115kW*0,97=111kW à 111kW*0,93=100kW Gesamtwirkungsgrad bei Versorgung durch AC-USV: η gesamt = 85%

10 VERGLEICH: EINER AC USV MIT EINER HV-DC USV EUE PDU Server Gleichrichter Wechselrichter PC-Netzteil 600V = 400V ~ 380V = 5V = 12V = 400V ~ 3,3V = Ladegerät 480V = USV Batterie Die wesentliche Vorteile einer HV-DC USV (Bsp. 380V Ausführung): ü Weniger aktive Komponenten à Wechselrichter, EUE, Trafo, Ladegerät und Eingangsnetzteil Server entfallen ü Hierdurch besserer Gesamtwirkungsgrad und niedrigere Kosten ü Direkte Verbindung der Verbraucher (Server) mit der Batterie à Höchstmögliche Sicherheit! ü Extrem hohe Überlastfähigkeit in allen Betriebsarten ü Voller Kurzschlussstrom für alle Unterverteilungen auch im Batteriebetrieb ü Sehr gut und einfach skalierbar (payas you grow)

11 VEREINFACHUNG & EFFIZIENZSTEIGERUNG MIT EINER HV-DC USV PDU Server Gleichrichter PC-Netzteil 400V ~ 380V = 380V = 380V = 5V = 12V = 3,3V = η=96% η=96% η PC =96% 380V = η PDU =99%??? USV Batterie η USV =96% 110kW*0,96=105kW à 105kW*0,99=104kW à 104kW*0,96=100kW Gesamtwirkungsgrad bei Versorgung durch HV-DC: η gesamt = 91% Gesamtwirkungsgrad bei Versorgung durch AC-USV: η gesamt = 85% Effizienz-Verbesserungspotenzial HV-DC gegen AC-USV: η gesamt = 6%

12 PARALLELSCHALTUNG VON AC-USV UND DC-USV REDUNDANZ UND KOMPLEXITÄT IM VERGLEICH 400V ~ U1 DC USV Ø Einfache Parallelschaltung von DC Quellen 400V ~ Last U2 Uges. Ø Keine Synchronisierung erforderlich 400V ~ U3 0 t Ø Kein besonderes Kurzschlussrisiko Synchronisierung 400V ~ AC USV Ø Synchronisierung der AC Quellen erforderlich 400V ~ Last Ø Elektr. gesteuerte Schalter erford. 400V ~ Ø Latentes Kurzschlussrisiko

13 VERFÜGBARKEIT IM RZ à TIER LEVEL (1) DER STAND DER DINGE AKTUELL Tier 4 SAIDI (2) Stromnetz 2014 in Deutschland = 12,28 min 99,995% Verfügbarkeit 2N+1 voll redundante Infrastruktur 96 Stunden Netzausfallschutz 24 Minuten statistische Ausfallzeit p.a. Tier 3 99,982% Verfügbarkeit N+1 fehlertolerante Infrastruktur 72 Stunden Netzausfallschutz 1,6 Stunden statistische Ausfallzeit p.a. Tier 2 99,749% Verfügbarkeit Partiell redundante Infrastruktur für USV und Kühlung 22 Stunden statistische Ausfallzeit p.a. Tier 1 99,671% Verfügbarkeit keine Redundanz 28,8 Stunden statistische Ausfallzeit p.a. (1) Tier Level: Gemäß Definition Uptime Institute (2) SAIDI: System Average Interruption Duration Index

14 DATEN-CENTER (TRADITIONELL) AC-USV VERSORGUNG TIER 4 = Verfügbarkeit 99,995% Netz A NEA A NEA B Netz B Primär Versorgung NSHV A NSHV B Primär Verteilung USV A2 USV A1 2x N+1 redundant STS USV B1 USV B2 USV Systeme UV A UV C UV B Sekundär Verteilung Server Racks Server und IT-Komponenten STS

15 ELTEK CONVERGED POWER LÖSUNG VDC + VAC CPS 1 CPS 2 CPS 3 CPS 4 Diesel (NEA) GR 288 kw HV-DC N+x Redundant 240 oder 380 VDC B Feed: AC + DC Verteilungen DBB Inv DBB DBB Inv DBB DBB Inv DBB DBB Inv DBB Verfügbarkeit >> Tier 4 A Feed: AC + DC Verteilungen DBA DBA DBA DBA DBA DBA DBA DBA Batterie A Bat Bat Bat Bat GR 288 kw HV-DC N+x Redundant 240 oder 380 VDC Netz Transformator Mittelspg.-Einspeisung (EVU)

16 TIER4+ VERFÜGBARKEIT AUF MINIMALER FLÄCHE ELTEK CONVERGED POWER LÖSUNG Verfügbarkeit von 99,99995% mit einer CPS ist realistisch darstellbar (statistische Ausfallzeit 0,3 min 18 sec) Hochmodular skalierbar von 3 KW bis viele MW Hot-Plug Austausch aller Leistungskomponenten Ausführung als isoliertes und fehlertolerantes IT Netz möglich Umschaltung auf Generatorbetrieb ohne Risiko, durch Einspeisung in ein separates DC Power System (ATS entfällt) CPS ist grundsätzlich für alle Servernetzteile (AC und DC) geeignet Tier % Verfügbarkeit 2N+1 voll redundante Infrastruktur 96 Stunden Netzausfallschutz 24 Minuten statistische Ausfallzeit p.a.

17 ELTEK CONVERGED POWER LÖSUNG VDC + VAC CPS 1 CPS 2 CPS 3 CPS 4 Diesel (NEA) GR 288 kw HV-DC N+x Redundant 240 oder 380 VDC B Feed: AC + DC Verteilungen DBB Inv DBB DBB Inv DBB DBB Inv DBB DBB Inv DBB Verfügbarkeit >> Tier 4 A Feed: AC + DC Verteilungen DBA DBA DBA DBA DBA DBA DBA DBA Batterie A Bat Bat Bat Bat GR 288 kw HV-DC N+x Redundant 240 oder 380 VDC Netz Transformator Mittelspg.-Einspeisung (EVU)

18 VERFÜGBARKEIT IM RZ VORTEILE DER CPS STRUKTUR Reihe 1 Reihe 2 Reihe 3 Reihe 4 CPS 1 CPS 2 CPS 3 CPS 4 A B A B A B A B Feed Feed Feed Feed

19 EINSATZ VON CONVERGED POWER IM RECHENZENTRUM

20 TYPISCHE DATEN CENTER STROMVERSORGUNG HOHER PLATZBEDARF BASIEREND AUF EINER AC USV BATTERIEN USV REDUNDANT SCHALTANLAGE R GENERATOR SCHALTANLAGE USV REDUNDANT ATS NETZ VAC VERTEILUNG BATTERIEN VERTEILANLAGE

21 ELTEK CONVERGED POWER LÖSUNG REDUZIERTER FLÄCHENBEDARF UND KOSTEN BATTERIEN USV REDUNDANT SCHALTANLAGE GENERATOR SCHALTANLAGE USV REDUNDANT ATS NETZ 230/400 VAC VERTEILUNG BATTERIEN VERTEILANLAGE

22 TIER4+ VERFÜGBARKEIT AUF MINIMALER FLÄCHE ELTEK CONVERGED POWER LÖSUNG VERTEILUNG VDC GENERATOR VERTEILUNG 230/400 VAC ZENTRALISIERTE LÖSUNG CONVERGED POWER NETZ BATTERIEN VERTEILANLAGE

23 NACHHALTIG UND EFFIZIENT Hocheffizienz (HE) und kompaktes Design reduziert den Flächenbedarf und damit die Kosten des gesamten Rechenzentrum erheblich. Hierdurch sinken die Baukosten in den Bereichen Hochbau, Leitungsbau und Gebäudetechnik signifikant. Die Betriebskosten der gesamten Infrastruktur reduzieren sich deutlich. Ein steigender Anteil von HV-DC versorgten Servern, erhöht den Gesamtwirkungsgrad weiter und reduziert den Energieverbrauch zusätzlich. Traditionelle AC USV Power Solution Eltek Converged Power Solution

24 VAC UND VDC SEKTIONIERUNG NACH BEDARF AC DC

25 VAC UND VDC SEKTIONIERUNG NACH BEDARF AC DC

26 CPS GESTELL-REIHEN VERSORGUNG FÜR DATEN CENTER ALLER LEISTUNGSKLASSEN Auch hier gelten alle grundlegenden Vorteile einer Converged Power USV im gleichen Umfang wie bei einer Großanlage Gestell-Reihen Versorgungen haben ausreichend Leistung (kw) um komplette Serverreihen effizient und bedarfsgerecht zu speisen

27 RACK-INTEGRIERTE SPANNUNGSANPASSUNG ELTEK CONVERGED POWER LÖSUNG Im Serverrack selbst versorgen High- Efficiency Wandler zuverlässig die Server mit der richtigen Spannung. Die Umwandlung kann sowohl in 230/400 VAC Wechselspannung erfolgen, wie auch in diverse Gleichspannungen (24-380VDC) die im Server-Rack selbst benötigt werden. Die zentralen Bausteine des Systems sind die herausragenden Flatpack2-HE Geräte mit Eltek Hocheffizienz Technologie.

28 Eltek Converged Power heißt die Lücke schließen Eine Converged AC-DC USV kombiniert die Vorteile einer modularen HV-DC USV mit Hocheffizienztechnologie, mit den Bedürfnissen der üblichen Server mit AC-Eingang. Sie deckt jeglichen Energiebedarf im Datencenter, unabhängig von der benötigten Servereingangsspannung. Die Zukunftsanforderungen von neuen integrierten IT Plattformen (AC und DC) können ganz nach Bedarf flexibel erfüllt werden.

29 FALLBEISPIEL CONVERGED AC-DC-USV SYSTEMINSTALLATION GEMINI DATA CENTER IN APAC

30 FALLBEISPIEL CONVERGED AC-DC-USV SYSTEMINSTALLATION GEMINI DATA CENTER IN APAC

31 FALLBEISPIEL CONVERGED AC-DC-USV SYSTEMINSTALLATION GEMINI DATA CENTER IN APAC Abluft 4.0m 4.0m 4.0m Umluft Kühlung Zuluft aufbereitet 25 ºC CPS Power RACK RACK RACK RACK L3 Entwärmung L2 Datenräume L1 Energietechnik Basis: AECOM Elemental Data Centre

32 FALLBEISPIEL CONVERGED AC-DC-USV SYSTEMINSTALLATION GEMINI DATA CENTER IN APAC

33 FALLBEISPIEL CONVERGED AC-DC-USV SYSTEMINSTALLATION GEMINI DATA CENTER IN APAC

34 FALLBEISPIEL CONVERGED AC-DC-USV SYSTEMINSTALLATION GEMINI DATA CENTER IN APAC Kunde RZ f. d. EDV eines großen Telecom Operators Co-Location, Datencenter Betreiber in APAC Co-Location, Cloud-Services und andere IT Outsourcing Services Projekt - Dimensionierung 4 Rechenzentrums-Abschnitte in Phase 1 16 CPS USV Anlagen a 288kW in Phase 1 4 Gebäude im Endausbau geplant (Phasen 1-4) Seit November 2014 in Betrieb Projektentwicklung AECOM Globaler Projektentwickler Aktiv in 140 Ländern Umsatz > 15 Mrd. $US Mitarbeiter weltweit Verbesserungen (Referenz AECOM) CAPEX Einsparung Data Center gesamt 40% CAPEX Einsparung Stromversorgung 20% Verfügbarkeit: bis 99, % (konfigurierbar) OPEX Einsparung bis 20%

35 KONZEPTÜBERBLICK UND ZUSAMMENFASSUNG CONVERGED AC-DC-USV VON ELTEK

36 CONVERGED POWER USV GRUNDKOPMONENTEN FÜR SYSTEME 3kW >1MW Patentierte Eltek HE-Technik (> 96.5%) Ca Geräte weltweit im Einsatz Verfügbar mit 24, 48, 60, 110, 240 und 380 VDC Ausgangsspannung Ausgangsmodulleistung 3 kw 2,5 kva Ausgangsleistung Wirkungsgrad bis zu 96,5% Integrierte Bypassfunktion Eingangsspannungen 24, 48, 110, 240 VDC (1) (1) 380 VDC auf Anfrage

37 CONVERGED POWER USV BSP: HV-DC-USV, 2 x 216kW (VERSUCHSFELD FRANKFURT)

38 DIE WICHTIGSTEN ARGUMENTE FÜR EINE ELTEK CONVERGED AC-DC USV ü Erheblich höhere Verfügbarkeit (Tier 4+ Level) eine Verbesserung um Faktor 100 ist einfach realisierbar ü Bis zu 6% höherer Gesamtwirkungsgrad der CPS USV ü Eine CPS USV ist ca. 20% günstiger als eine konventionelle USV ü Deutlich geringerer Platzbedarf gegenüber AC-USV ü Bis zu 40% niedrigere Gesamtkosten des RZ sind möglich ü Zukunftssicher für alle Serverspannungen (AC und DC) ü Sehr einfacher Systemaufbau und hervorragende Skalierbarkeit

39 Eltek Converged AC-DC USV die Lücke schließen! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!