Der Green Deal der EU: 2050 klimaneutral

Stromsparpotenziale im Rechenzentrum ausschöpfen

08. Juni 2021, 07:00 Uhr   |  Wolfgang Goretzki/jos


Fortsetzung des Artikels von Teil 3 .

Differenzstromüberwachung lokalisiert Fehlerstrom

Treten Fehlerströme auf, dann fließt der Strom nicht nur in der Phase und im Nullleiter einer Stromleitung, sondern auch im Schutzleiter oder durch freiliegende Metallteile im Schrank. Diese Ströme können lebensgefährlich sein und Brände auslösen. Vorgeschaltete Schutzeinrichtungen erkennen sie zwar, aber können sie nicht lokalisieren. Sie befinden sich in der Niederspannungshauptverteilung. Manche PDUs sind mit einer integrierten Fehlerstrommessung ausgestattet. Diese Differenzstrom-Überwachungsgeräte alarmieren und informieren über die Höhe des Fehlerstroms in Echtzeit. Die PDU erkennt Fehlerströme somit frühzeitig. Dies erlaubt eine schnelle Lokalisierung und Beseitigung ihrer Ursache (Isolationsfehler)  und erhöht damit den Schutz vor Stromschlag und senkt das Brandrisiko. Zudem sind auf diese Weise Betriebsunterbrechungen vermeidbar.

Die VDE100-410 schreibt FI-Schutzschalter für Rechenzentren vor, die laut DGUV bei „elektrischen Anlagen und ortsfesten Betriebsmitteln“ alle vier Jahre geprüft, also ausgelöst werden müssen. Alternativ ist auch eine Differenzstrommessung in Kombination mit weiteren Maßnahmen wie einer Gefährdungsbeurteilung nach Betriebssicherheitsverordnung zulässig. Dazu muss das Messgerät folgende Kriterien einhalten:

  • Normgerecht: entsprechend DIN EN 62020 (VDE 0663) „Elektrisches Installationsmaterial. Differenzstrom-Überwachungsgeräte für Hausinstallationen und ähnliche Verwendungen (RCMs) (IEC 62020)“,
  • Fehlerkriterien richten sich nach der IT im Schrank: konfigurierbarer Schwellenwert, konfigurierbare Alarmierung,
  • Überprüfung der Fehlerstromsensoren per Selbsttest,
  • Vermeidung einer Überlastung und Überhitzung des Neutralleiters (EN 50600: 8.2.1): Neutralleiter-Stromüberwachung, sowie
  • Fehlerstrom Typ B, also Erfassung aller potenziell auftretenden Fehlerströme.

Schaltbare PDUs ermöglichen den Neustart nicht mehr ansprechbarer IT-Geräte, erlauben einen gezielten Lastabwurf und bieten eine schnelle Reaktion bei Überlastgefahr. Um den Eigenverbrauch der integrierten Relais zu minimieren und ein ungewolltes Abschalten der angeschlossenen IT bei Controller-Ausfall zu vermeiden, sollten bistabile Relais integriert sein.

Zudem ist es ratsam, nicht genutzte PDU-Ausgänge abzuschalten, um so unerwartete Überlastungen zu vermeiden. Grundsätzlich sollten nur die Steckdosen aktiv sein, an denen derzeit genutzte Geräte angeschlossen sind. Lassen sich die Steckdosen aus der Ferne einschalten und deaktivieren, kann der Administrator nicht benötigte IT sehr einfach remote abschalten und auf diese Weise die Stromlasten im Schrank reduzieren. Schalten sich die Anschlüsse zudem zeitverzögert ein, minimiert dies die Einschaltstromspitzen, die zu einer Überlastung führen könnten.
Verwendet der Betreiber ein Farbschema für PDUs, lassen diese sich einfacher zuordnen. Dies vereinfacht die Wartung und Fehlersuche und vermeidet Handhabungsfehler. So lassen sich zum Beispiel unterschiedlich farbige PDUs für redundante Stromversorgungspfade sowie für ein- sowie dreiphasige Versorgungen nutzen.

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© Bild: Legrand Systems

Bild 3. Die Stromversorgungskette im Rechenzentrum erstreckt sich über den „Gray Space“ der Elektrotechnik und den „White Space“ mit der IT-Technik.

Klimamessung

An manche intelligenten PDUs kann der Betreiber auch Sensoren zur Klimamessung anschließen. Für die Messung in IT-Schränken sollten diese idealerweise bereits mit den Alarmschwellwerten entsprechend der neuesten Ashrae-Empfehlungen (90.4) vorkonfiguriert sein. Auch eine Schranküberwachung inklusive automatischem Schließmechanismus sollte realisierbar sein. Bei den intelligenten PDUs von Raritan etwa lassen sich alle Monitoring-Daten beispielsweise per DCIM-Software in einer zentralen Datenbank zusammenfassen, dort verarbeiten und analysieren. Das zentrale Management der Strom- und Schranküberwachung ermöglicht einen zentralen  Zugriff auf die Strominfrastruktur aller IT-Schränke.

Fazit: Das Einsparungspotenzial liegt bei 45 Prozent

Wenn ein RZ-Betreiber alle erwähnten Maßnahmen konsequent durchführt und die IT-Schränke auf Energieeffizienz optimiert, kann er die Energiekosten erheblich senken. Zudem sollte er zum Beispiel energieeffiziente Speichermedien wie SSDs einsetzen und die vorhandenen Kapazitäten durch Virtualisierung besser auslasten. Nutzt er zudem Warmgang-Einhausungen, bei denen die Temperatur an den Ein- und Ausgängen der IT-Schränke optimiert und überwacht wird, sowie zumindest teilweise Free Cooling, dann sind Einsparungen  von rund 45 Prozent möglich. Dies ergab eine aktuelle Studie von Energie Schweiz, dem Bundesamt für Energie. Wenn ein Unternehmen dann noch auf erneuerbare Energiequellen setzt und die Abwärme aus dem Kühlkreislauf zur Heizung von Räumen nutzt, dann ist ein klimaneutrales RZ durchaus vorstellbar.

Wolfgang Goretzki leitet das Sales Engineering EMEA bei Legrand Systems.

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1. Stromsparpotenziale im Rechenzentrum ausschöpfen
2. USV-Überwachung
3. PDUs: Strommessung in IT-Schränken
4. Differenzstromüberwachung lokalisiert Fehlerstrom

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