2020 waren 7,7 Millionen Menschen in Österreich beinahe täglich online. Nicht nur die erhöhte Nutzeranzahl auch die Millionen von verarbeiteten Daten erfordern immer mehr Rechenzentren, die jederzeit eine enorme Rechenleistung liefern und hochverfügbar sein sollen. Doch die Nachfrage nach dem Internet ist nicht zu jeder Tageszeit konstant und unterliegt mitunter starken Lastschwankungen. Je nach privater Nutzung, z.B. am Feierabend, steigen die Datenmengen und mehr Rechenleistung ist gefragt. Da muss auch die Stromversorgung im Serverraum mitspielen und den dynamischen Schwankungen standhalten.
Denn ohne Strom läuft auch im besten Rechenzentrum nichts. Und dass unser Stromnetz störanfälliger wird und immer widerstandsfähiger gegen extreme Wetterereignisse, volatile Erzeuger und digitale Angreifer sein muss, ist mittlerweile wohl allgemein bekannt. Und wie die aktuell veröffentlichte Umfrage „Rethinking Data Centers as Resilient, Sustainable Facilities“ von Honeywell unter Rechenzentrumsmanagern in USA, China, Deutschland und Saudi-Arabien zeigt, haben 91% der befragten Manager in den vergangenen 12 Monaten mindestens einen Störfall erlebt. Dabei hat es sich in 54% um Ausfallzeiten in Zusammenhang mit einem Stromausfall gehandelt, 38% sind auf eine Verletzung der Cyber- oder physischen Sicherheit zurückzuführen und 34% auf eine ungeplante Downtime.
Sicherheit und Verfügbarkeit sind folglich zwei wichtige Schlagworte, die sowohl auf das Data Center selbst als auch auf darin platzierte USV-Anlagen zutreffen. In den letzten 20 Jahren ist der Trend immer stärker zu modularen USV-Systemen gegangen. Zu Recht, denkt man an die gute Skalierbarkeit und hohe Flexibilität von modularen Anlagen. Diese Merkmale sind in dynamischen Umfeldern wie Rechenzentren äußerst wichtig.
Bei der Auswahl gibt es einige Faktoren zu bedenken. Wie ist der Energieverbrauch des Rechenzentrums? Wie sieht es mit den räumlichen Gegebenheiten aus? Welche Überbrückungszeiten benötige ich? Wie viel Budget will ich aufbringen?
Vorteile von modularen USV-Systemen im Überblick
Modular ist nicht gleich modular. Natürlich lässt sich auch mit mehreren Stand-Alone Anlagen Modularität umsetzen, wobei wir in diesem Beitrag von einschubmodularen Systemen (also einem USV-Schrank mit mehreren USV-Modulen) sprechen. Modulare USV-Systeme bringen im Vergleich zu monolithischen USV-Anlagen einige Vorteile im Rechenzentrum mit sich. Selbst wenn viele dieser Vorteile fließend ineinander übergehen, haben wir für Sie die wesentlichen Aspekte im Überblick aufgelistet.
- Einfache Skalierbarkeit
- Reduzierte Investitionskosten
- Minimierte Ausfallzeiten
- Niedriger Flächenbedarf
- Hohe Verfügbarkeit mit Redundanzen
Hier finden Sie alle modularen USV-Systemen von KESS.
Einfache Skalierbarkeit und Kapazitätserweiterung nach Bedarf.
Gerade im dynamischen Umfeld eines Rechenzentren ist Flexibilität ein wichtiger Punkt.
Gegenüber einer Stand-Alone USV-Anlage mit fixer Leistung kann ein modularer USV-Schrank bis zu seiner geplanten Endleistung flexibel, je nach Bedarf, mit Leistungsmodulen bestückt werden. Dieses Prinzip wird auch gerne build-as-you-grow oder pay-as-you-grow genannt: Gekauft wird nur die gerade benötigte Kapazität. Geplant wird langfristig, um später schnell Kapazitäten hinzufügen zu können wenn sie tatsächlich benötigt werden. Darüber hinaus ermöglicht die mitwachsende USV-Anlage auch eine bessere Kostenkontrolle.
Reduzierte Investitionskosten, sprich geringe TCO.
Mit der Kostenbetrachtung über den kompletten Lebenszyklus hinweg gibt es keine bösen Überraschungen. Total Cost of Ownership ist ein Verfahren, welches Unternehmen dabei hilft, alle anfallenden Kosten von Investitionen abzuschätzen.
In engem Zusammenhang mit TCO stehen auch die Begriffe CapEx (capital expenditures) und OpEX (operational expenditures). Als CapEx werden Investitionen für langfristige Anlagegüter bezeichnet. Hier fällt beispielsweise die Neuanschaffung einer USV-Anlage hinein. Mit modernen Geräten und einer durchdachten Dimensionierung, welche auf den tatsächlichen Bedarf abgestimmt ist, ergeben sich gute CapEx-Werte. Darüber hinaus beziehen sich OpEx auf die laufenden Betriebs- und Verwaltungskosten. Bei USV-Systemen zählen beispielsweise die Wartungsarbeiten zu den OpEx, wobei die Servicekosten bei modularen USV-Systemen dank der effizienten Wartungsmöglichkeiten und den geringen Ersatzteilaufwendungen überschaubar bleiben.
Wie das nachfolgende Beispiel veranschaulicht, arbeiten USV-Anlagen mit einer geringen Auslastung mit einem schlechterem Wirkungsgrad. Bei 62% Auslastung beträgt der Wirkungsgrad 91,5%. Bei einer Auslastung von 75% beträgt der Wirkungsgrad hingegen bereits 96%. Gute Auslastungen – wie es bei modularen USV-Systemen durch den schrittweißen Ausbau der Fall ist – führen folglich zu einem effizienten Wirkungsgrad mit geringen Verlustleistungen. In unserem Beispiel sind alleine mit der neuen USV-Anlage und der richtig dimensionierten Auslastung massive Einsparungen von 7000 Euro pro Jahr möglich.
Minimierte Ausfallzeiten und reduzierte MTTR.
Einzelne Module können während des laufenden Betriebs ohne Abschaltung der Anlage oder Umschaltung auf den Bypass getauscht werden.
Unter der MTTR (Mean Time To Repair) wird die Durchschnittszeit verstanden, die nach einem Ausfall für die Reparatur benötigt wird. Modulare Konzepte verkürzen die MTTR um ein Wesentliches: Falls ein Austausch einzelner Module nötig ist, kann dies während des laufenden Betriebs ohne Abschaltung der Anlage oder Umschaltung auf den Bypass erfolgen. Die Ersatzteile sind dank der vereinfachten Lagerführung der standardisierten Module rasch verfügbar.
Doch modulare USV-Systeme zahlen sich nicht erst bei der Wartung aus, bereits bei der Installation ist von Beginn an höchste Verfügbarkeit garantiert. Schnell, einfach und unkompliziert.
Niedriger Flächenbedarf.
Eine N+1 Konfiguration mit einem modularen System benötigt deutlich weniger Fläche als eine N+1 Konfiguration mit Monoblock-Anlagen.
Gerade in Rechenzentren, wo der Platz meist begrenzt und teuer ist, zählt jeder Quadratzentimeter. Modulare USV-Racks haben eine kleine Stellfläche und durch den vertikalen Aufbau mit Einschubmodulen wird bei einer Erweiterung keine weitere Stellfläche benötigt. Mit dem modularen Konzept bleibt der Platzbedarf folglich gering.
Hohe Verfügbarkeit mit Redundanzen.
Redundanzen schließen Single Points of Failure (SPOF) aus und verhindern einen Komplettausfall des Systems. Der Single Point of Failure bezeichnet einen technischen Bestandteil, dessen Ausfall gleich den Ausfall des gesamten Systems nach sich zieht. Hier kommen redundante USV-Systeme ins Spiel. Sie sind wesentlich zuverlässiger als ihre nicht-redundanten Gegenstücke. Modulare USV-Systeme lassen sich n+1 redundant auslegen, sprich beim Ausfall eines Einschubmoduls übernehmen die verbleibenden Module die volle Leistung.
Nehmen wir wieder das Beispiel mit 150 kW Last heran. Abgesichert wird diese mit einer 200 kW USV-Anlage, welche mit 4 Einschubmodulen à 50 kW bestückt ist. Sollte 1 Modul ausfallen, so übernehmen die restlichen 3 Module.
Bei optimaler Auslastung laufen alle Module mit einem sehr hohen Wirkungsgrad, was wiederum zu einer positiven Energiebilanz des USV-Systems führt. Zugleich wird die Verfügbarkeit erhöht und die Ausfallzeit auf einem möglichst niedrigen Level gehalten. Sie erinnern sich: Defekte Module können während des laufenden Betriebs ausgetauscht werden.
Fazit
Maximale Ausfallsicherheit verbunden mit minimalen Betriebskosten, das wünschen sich viele Betreiber von Rechenzentren. Moderne Data Center stellen Anforderungen nach einer hochredundanten Infrastruktur. Deswegen sind bei Neuanschaffungen einschubmodulare USV-Systeme empfehlenswert, die zum einen höchste Verfügbarkeit und zum anderen flexible Skalierbarkeit liefern. Ändern sich die Leistungsanforderungen an das USV-System, zum Beispiel bei Erweiterung des Rechenzentrums, ist die Erhöhung der Leistung durch den Einbau weiterer Module spielend leicht erledigt. Die einzige Bedingung dabei ist, dass beim installierten modularen USV-System künftige Erweiterungen bereits bei der Planung grob bedacht wurden.
Sie wollen noch mehr zu modularen USV-Systemen erfahren? KESS unterstützt Sie gerne!
Georg Frühwirth, MSc
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