Power Distribution Units (PDUs), also hochwertige Stromleisten, gehören zu den am meisten unterschätzen Gerätschaften im Rechenzentrum. Sie bewältigen heute wertvolle Management-Aufgaben, messen Fehler- oder Differenzströme und tragen außerdem einen signifikanten Teil zur Gesamt-Energiebilanz einer Anlage bei. Die Schutzfunktion war bereits mehrfach LANline-Thema, hier geht es vor allem um den Effizienzaspekt.

Den Energieverbrauch ihres Rechenzentrums haben Betreiber heute sowohl aus ökonomischen wie aus ökologischen Gesichtspunkten oft genau unter der Lupe. Die meiste Energie wird in fast allen Fällen für die Kühlung aufgewendet. Folglich lohnen sich in diesem Umfeld die Optimierungen besonders. Um das Gesamtsystem Rechenzentrum allerdings tatsächlich möglichst nah an seine Effizienzgrenze zu bringen, müssen Betreiber einen verbesserten Wirkungsgrad aller Gewerke in Betracht ziehen. Dazu gehört in jedem Fall die Stromversorgung und dabei an wichtiger Position die Stromversorgung im Rack, also im Server- und Netzwerkschrank.

Heute kommen für die Schrankstromverteilung meist PDUs (Power Distribution Units) zum Einsatz. Deren Technik hat sich mittlerweile von der einfachen Steckdosenleiste hin zur intelligenten oder smarten PDU mit verschiedenen Netzwerkverbindungen und integriertem (Web-)Server gemausert.

Intelligente PDUs schaffen zunächst eine gut zu nutzende weitere Management-Ebene, da sie sich über das IP-Netz als Schaltzentrale bei Bedarf intern oder remote erreichen lassen. Außerdem liefern die Hersteller auf Wunsch nahezu jede Art von Sensormodul, was eine Überwachung von zum Beispiel Druck, Temperatur, Luftfeuchte oder Staubbelastung ermöglicht.

Mit der passenden Platzierung von Differenzstromsensoren lässt sich eine granulare Überwachung erreichen, wie Sergej Graf von Bachmann in seinem Vortrag beim LANline Tech Forum in Köln verdeutlichte. Bild: Bachmann

Ein weiterer wichtiger Punkt sind die Fehler- und Differenzstrommessoptionen, die es unter bestimmten Bedingungen erlauben, die im RZ-Umfeld unbedingt zu vermeidenden FI-Schutzschalter-Tests zu umgehen. Dazu müsste nämlich das jeweilige Rack komplett abgeschaltet werden, in Zeiten von 24/7-Verfügbarkeit ein Unding. Auf diesen unter anderem in der DIN VDE 0105-100:2009-10 „Betrieb von elektrischen Anlagen“ beschriebenen Sachverhalt wies Sergej Graf vom Hersteller Bachmann zum Beispiel in einem von der LANline ausgerichteten Tech Forum im September 2019 in Köln hin.

Gleichzeitig läuft jedoch auch jeglicher Strom durch die meist redundant ausgelegten PDUs im Schrank (A- und B-Pfad) – und dies ohne Unterbrechung. Der Eigenverbrauch einer PDU spielt also bei der Gesamtenergiebilanz eine nicht unerhebliche Rolle. Einfaches Beispiel: Bei einem Rechenzentrum mit 80 Schränken und 20 Watt pro PDU wären dies bereits 80 x 20 x 2 Watt = 3,2 kW, also fast so viel, wie ein mittelmäßig bestücktes Rack für die Rechner benötigt.

Bistabile Relais – haften und stützen

Den in den PDUs eingesetzten Relais fällt in diesem Zusammenhang eine besondere Bedeutung zu. Grundsätzlich ist ein simples Relais ein elektromagnetischer Schalter mit zwei Zuständen: Strom fließt oder Strom fließt nicht. Den Schalter in Kontakt zu halten (Strom fließt), benötigt dementsprechend eine permanente Spannung am Schalter, was sich im Eigenbedarf der PDU niederschlägt. Um diesen Energieaufwand zu reduzieren oder am besten vollständig zu eliminieren, setzen die Hersteller bei Qualitäts-PDUs heute auf sogenannte bistabile Relais. Diese benötigen zwar einen Schaltstrom im Moment des Schaltvorgangs, jedoch nur einen verschwindenden Haltestrom, was die Gesamtbilanz signifikant verbessert. Laut Experten wie zum Beispiel Wolfgang Goretzki vom Hersteller Legrand Systems (früher Raritan) können die Einsparungen bis zu 73 Prozent betragen.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Technik ist es, dass man dem Relais nach einem Ausschalten – zum Beispiel bei einem Stromausfall auf einem Pfad – einen nach Wunsch definierten Zustand zuweisen kann. Ein Anwendungsfall ist das zeitversetzte Wiederhochfahren verschiedener Geräte wie Server, Storage oder Switches.
Die Beispiele verdeutlichen, dass die PDUs selbst ebenfalls einen nicht zu vernachlässigen Verwaltungssaufwand hervorrufen können. Inbetriebnahme und Management sollten bei Bedarf folglich am besten remote und mit einem Klonen der Konfiguration ablaufen können.

Intelligente PDUs lassen sich per IP-Netz als Schaltzentrale bei Bedarf intern oder remote erreichen. Außerdem bieten sie über Sensormodule eine Überwachung von zum Beispiel Druck, Temperatur, Luftfeuchte, Staubbelastung oder mehr. Die Grafik stammt aus dem Vortrag von Roberto Sammler auf dem LANline Tech Forum in Köln. Bild: Legrand Systems

Hochwertige PDUs laden daher ihre Konfiguration wie moderne Endgeräte selbst aus dem IP-Netz und verfügen aus Redundanzgründen weitere Verbindungsoptionen, etwa per USB-Daisy-Chaining. Bei nicht zu großen Installationen kann ein Techniker die Konfiguration auch direkt per USB-Stick aufspielen.

Planung ist Pflicht

Wichtig bei der Planung ist laut allen Experten auch die richtige Dimensionierung der PDUs. Da bei einem Ausfall eines Pfads die gesamte Last auf die redundante Versorgungseinheit übergehen muss, sollte jeder Strang – mit Reserve – mit höchstens 40 Prozent der maximalen Watt-Zahl des Racks belastet sein. Hilfreich sind bisweilen auch bunte PDUs, um die einzelnen Stränge farblich zu kennzeichnen. Außerdem bieten mehrere Hersteller Module mit unterschiedlichen Steckerformen oder Kombi-Buchsen an.

Dr. Jörg Schröper ist Chefredakteur der LANline.