Schwierige Planung

Zwar regeln die Energieversorger die Netzspannung und die Netzfrequenz beständig nach – doch dies geschieht auf der gesamten Netzebene und greift nur bedingt bei lokalen Schwankungen. Und hier kommt eine USV ins Spiel, die bei diesen Schwankungen und natürlich auch bei einem Ausfall einspringt und das angeschlossene Gerät mit elektrischer Energie aus ihrem Akku versorgt.

Allerdings ist die langfristige Planung einer USV-Struktur für Rechenzentrumsbetreiber schwierig: Die Auslastungen wechseln aufgrund der Nachfrageschwankungen, ein Online-Shop beispielsweise braucht im Weihnachtsgeschäft erheblich höhere Kapazitäten als in der Sommerflaute.

Vor allem aber sind USVs berüchtigte Stromfresser. Das liegt vor allem daran, dass die Geräte ja permanent zwischen dem Netzzugang und der angeschlossenen Last wie etwa den Servern geschaltet sind, um Stromausfälle und Stromschwankungen auszugleichen. Durch das erforderliche Redundanzniveau – die Server werden in der Regel doppelt abgesichert – liegt der Wirkungsgrad nur bei 50 Prozent.

Überdimensionierte USV-Systeme wiederum führen zu hohen Anschaffungskosten und steigern außerdem den Aufwand für die Klimatisierung. Ihre Verlustleistung wird vollständig in Wärme umgewandelt und abgestrahlt. So braucht man bei einem durchschnittlichen EER-Wert (Energy Efficiency Ratio) von 3,0 eine zusätzliche Klimatisierungsleistung von einem Watt, um drei Watt Verlustleistung herunterzukühlen.

Mehrfachauslegung, Dauerbetrieb und Doppelwandlertechnik machen USV-Systeme also zu Stromfressern. Ein Blick auf die Zahlen verdeutlicht die Dimensionen: 2013 gab es in Deutschland rund 51.100 Rechenzentren mit 1,6 Millionen physikalischen Servern. Der Strombedarf der Rechenzentren betrug 2015 rund 12 Milliarden Kilowattstunden. Davon wiederum entfallen 15 bis 20 Prozent auf USV-Anlagen. Deshalb gehört das Erschließen von Energiesparpoten­zia­len zu den größten Herausforderungen für Re­chen­zen­trums­betreiber.

Orientierung bietet der European Code of Conduct for Data Centres (CoC), ein Verhaltenskodex, der vom Joint Research Centre der Europäischen Union (JRC-EU) formuliert wurde und dem mittlerweile rund 75 international agierende RZ-Betreiber auf freiwilliger Basis folgen. Er bietet praxisnahe Empfehlungen für Planung, Datenmanagement, Klimatisierung und Senkung des Energieverbrauchs. Auch wer keine CoC-Zertifizierung anstrebt, kann sich an den Best-Prac­tice-Empfehlungen orientieren und so die Energie­effizienz seines Rechenzentrums kontinuierlich steigern.

Was sagt der CoC zum Thema USV? Er empfiehlt gegenzusteuern – und etwa durch den Aufbau einer modularen USV-Anlage mit Eco-Mode den Stromverbrauch zu senken. Solche Anlagen haben im Vergleich zu traditionellen Geräten einen höheren Wirkungsgrad und lassen sich leichter skalieren. Sie können mit dem Rechenzentrum mitwachsen, ohne je überdimensioniert zu sein.

Derzeit sieht die Realität in den Rechenzentren aber noch anders aus: Online-USV-Systeme sind nach wie vor die bevorzugte USV-Lösung, da sie neben Stromausfällen sowie Über- und Unterspannungen auch Frequenzschwankungen und Oberschwingungen abfangen können. Um das zu erreichen, sind die Gleich- und Wechselrichter bei Online-USV-Systemen zwischen Netzzugang und angeschlossener Last geschaltet. Die kontinuierliche Doppelwandlung schlägt sich in einer erhöhten Verlustleistung nieder.