Je leistungsfähiger ein Rechenzentrum ist, desto energie- und kostenintensiver ist es auch. Da das ­Einsparen von Energie aus mehreren Gründen gefordert wird, müssen Unternehmen ihren Stromverbrauch optimieren. Ein intelligentes Stromverteilungssystem bietet – neben Stromverteilung und Überstromschutz – durch ein intelligentes Steuermodul die Möglichkeit, Verbraucher zeit- oder eventgesteuert zu schalten.

Das Thema Energieeinsparung ist nicht zuletzt aufgrund gestiegener Energiekosten in aller Munde. Neben diesem wirtschaftlichen Aspekt legt der Gesetzgeber mit dem neuen Energieeffizienzgesetz (EnEfG) auch rechtliche Rahmenbedingungen für Energieeinsparungen fest. Zudem hat sich die Europäische Union mit dem European Green Deal zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2050 weltweit der erste klimaneu­trale Kontinent zu werden. All diese durchaus sportlichen Ziele sorgen dafür, dass Unternehmen händeringend nach Möglichkeiten suchen, ihre Unternehmensprozesse und Produktionsanlagen auf minimalen Stromverbrauchen zu optimieren. Ein besonderes Augenmerk liegt hier auf dem Bereich der Kommunikationstechnik und Datencenter. Deren Infrastruktur bildet zum einen das Rückgrat für den digitalen Wandel, ist aber gleichzeitig stromintensiv und bietet deshalb erhebliches Einsparpotenzial. Das Stromverteilungssystem ControlPlex Rack ist für diese Branche konzipiert und bietet neben Stromverteilung und Überstromschutz durch ein intelligentes Steuermodul die Möglichkeit, Verbraucher zeit- oder eventgesteuert zu schalten. Damit lassen sich Energieverbrauch und somit Energiekosten nachhaltig senken.
 

Power Usage Effectiveness (PUE)

Eine wichtige technische Kennzahl von Rechenzentren ist die Power Usage Effectiveness (PUE). Sie setzt die in einem Rechenzentrum verbrauchte Energie ins Verhältnis zur Energieaufnahme der IT-Infrastruktur. Die schlechte Nachricht: Je leistungsfähiger ein Rechenzentrum ist, umso energie- und damit kostenintensiver wird es. Dies ist auf das stetig steigende Datenvolumen durch immer neue Applikationen vom Internet-TV bis zum Cloud Computing zurückzuführen. Bis zum Jahr 2025 müssen Betreiber für ihre Rechenzentren in Deutschland einen PUE von 1,3 nachweisen. Zudem ist es verpflichtend, das 75 Prozent der verbrauchten Energie aus nachhaltigen und erneuerbaren Quellen stammen. E-T-A bietet mit dem System ControlPlex Rack einen Baustein, um auch im Bereich der Stromverteilung einen sinnvollen Beitrag zur klimaneutralen IT-Infrastruktur zu leisten.

Intelligente Stromverteilung

Worin unterscheidet sich das ControlPlex Rack von konventionellen Stromverteilungssystemen? Die Antwort lautet: Intelligenz. Eine der Kernkomponenten in Stromverteilungssystemen sind Sicherungsautomaten. Deren Ziel ist es, im Kurzschluss oder Überlastfall den betroffenen Stromkreis abzuschalten und angeschlossene Verbraucher vor Zerstörung oder Beschädigung zu schützen. Während sich in konventionellen Stromverteilungssystemen häufig hydraulisch magnetische Schutzschalter finden, setzen intelligente Stromverteilungssysteme auf elektronische Sicherungsautomaten. Bei diesen misst ein integrierter Stromsensor den Laststrom und Power-Mosfets schalten im Fehlerfall den betroffenen Stromkreis sicher ab. Um den elektronischen Sicherungsautomat zum Auslösen zu bringen, ist anders als bei konventionellen Schutzschaltern ein Vielfaches des Nennstroms notwendig. Durch die integrierte aktive Strombegrenzung regelt der Sicherungsautomat im Überstromfall den Strom auf den 1,2-fachen Nennstrom ab. Falls der Nennstrom über einen definierten Zeitraum nicht unter diese Schwelle sinkt, trennt der Sicherungsautomat den Stromkreis. Das Detektieren und Auslösen geschieht innerhalb von Millisekunden. Der Vorteil dieses Prinzips liegt mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit darin, dass sich ein Netzteil, das lediglich den 1,2-fachen anstatt den 7-fachen Nennstrom zum Auslösen des Sicherungsautomaten benötigt, auch deutlich kleiner dimensionieren werden kann. 

Kommunikativer Buscontroller

Die wohl wichtigste Baugruppe bei intelligenten Systemen stellt die Kommunikationsbaugruppe dar. Diese hat eine Vielzahl an wichtigen Funktionen. Zum einen agiert sie nach intern und tauscht mittels integriertem Bussystem Informationen mit den Sicherungsautomaten aus, zum anderen kann sie durch die Ethernetschnittstelle das System in das Unternehmensnetzwerk integrieren und so die gesammelten Informationen an die übergeordnete Steuerungs- oder Leitwarte weitergeben. Über Simple Network Management Protocol (SNMP) oder Modbus TCP/IP können die Daten weltweit an die Systemverantwortlichen übertragen werden und das System ist so zentral managebar. Um die weiteren Funktionen der Kommunikationsbaugruppe nutzen zu können, kann der Systemverantwortliche zum einen über Secure Shell (SSH) auf das System zugreifen oder für diejenigen, die die Steuerung lieber grafisch aufbereitet haben möchten über den integrierten Webserver. Der Webserver bildet das Stromverteilungssystem grafisch ab und zeigt dem Administrator, welche Baugruppen gesteckt sind und mittels grüner und roter LEDs den Systemzustand. Daneben gibt es verschiedene Menüs, in denen jedem Sicherungsautomat ein Name vergeben werden kann. Es ist auch möglich, Parameterschwellen für das Abschalten der Sicherungsautomaten aufgrund von Unterspannung, Überstrom oder zu hoher Temperatur zu bestimmen. 

Radikales Umdenken bei „always on“

Eine wichtige Funktionalität in Bezug auf die Energieeinsparung ist, die Verbraucher zeitgesteuert an- und auszuschalten. Denn eines ist klar: Will man den Energieverbrauch senken, stellt das Ausschalten von gerade nicht benötigten Verbrauchern die beste und einfachste Möglichkeit dar. Während in der Vergangenheit meist das gesamte Equipment im Systemschrank im Dauerbetrieb lief, stellt sich hier ein radikales Umdenken ein. Zukünftig sollen nur noch die Verbraucher laufen, die zum Betreiben der Anlage und der Bereitstellung der Dienste essenziell wichtig sind. Die restliche Hardware soll nur noch dann arbeiten, wenn es wirklich notwendig ist. So ist zum Beispiel das Handling der generierten Datenmenge während des Tages deutlich intensiver als in den frühen Morgenstunden. Das bedeutet, dass das gerade nicht verwendete Equipment geordnet heruntergefahren und dann mittels Stromverteilungssystem stromlos geschaltet wird. Wenn nötig, lässt sich das Equipment wieder anschalten. 

Integrierte Sensoren sparen Energie 

Intelligente Systeme bietet die Möglichkeit, mittels Input/Output-Baugruppen externe Sensordaten zu erfassen. Viel wichtiger ist aber neben der Bereitstellung und Erfassung der Daten, diese auch sinnvoll zu verarbeiten. Im besten Falle lassen sich damit logische Prozessketten aufbauen, um den Betrieb der Anlage zu optimieren. Bezogen auf das Senken des Energieverbrauchs ist eine Vielzahl an Szenarien umsetzbar. So können durch softwareseitige Zusatzfeatures die ermittelten Sensordaten mittels der gängigen Befehle „AND“ „OR“, „NOT“ mit den Betriebszuständen der elektronischen Sicherungsautomaten verknüpft werden. Dann werden zum Beispiel zusätzliche Lüfter im IT-Rack erst dann eingeschaltet, wenn der Temperatursensor einen Anstieg der Temperatur meldet. Oder der Türkontakt meldet das Öffnen der Rack-Tür, woraufhin die Videoaufzeichnung startet.

Fernzugriff senkt Servicekosten

Neben den anfallenden Energiekosten stehen die Servicekosten für den Betrieb der Anlagen im Fokus. Auch hier helfen intelligente Systeme. So kann der Systemverantwortliche mittels der grafischen Benutzeroberfläche des Systems Neustarts der Verbraucher durch Power On/Off erzwingen. Häufig lassen sich damit bereits Probleme beheben. Servicetechniker müssen erst ins Feld geschickt werden, wenn dies nicht zum gewünschten Erfolg führt. Damit lässt sich die wertvolle Arbeitszeit der Techniker einsparen und Kraftstoff für den entfallen Fahrtweg sparen. 
Intelligente Stromverteilungssysteme bieten aufgrund ihrer vielseitigen Funktionalität interessante Möglichkeiten zur nachhaltigen Reduzierung der Energiekosten. E-T-A bietet als Speziallist im Bereich Schützen, Schalten und Überwachen mit dem modularen System ControlPlex Rack eine Lösung. Die Grundkonfiguration besteht aus dem für 19“- oder ETSI-Schränke geeigneten DC-Stromverteiler Power-D-Box CP. Die vorhandenen 19 Steckplätze kann der Anwender mit dem elektronischen Sicherungsautomaten ESX300-S oder optionalen Baugruppen bestücken. Das Remote Control Interface (RCI10) sorgt dabei für den Fernzugriff und das Remote Signalling Interface (RSI10) für zuverlässige potentialfreie Signalisierung. Mit dem External-Alarm-Interface (EAI300) können Sensoren transparent integriert und logische Verknüpfungen erstellt werden. 

Autor
Michael Bindner, Produktmanager Communication Systems