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Die Stromversorgung ist für das Funktionieren von Rechenzentren essentiell. Wie alle elektrischen Geräte sind Rechenzentren auf Strom angewiesen. Ohne Strom läuft ein Rechenzentrum nicht.
Um sicherzustellen, dass im Rechenzentrum jederzeit alles reibungslos läuft, müssen Facility Manager die ständige und ununterbrochene Versorgung aller wesentlichen Geräte mit Strom garantieren und zwar ohne die monatlichen Stromrechnungen zu erhöhen.
Die typische Stromversorgungsinfrastruktur für Rechenzentren
Die meisten Rechenzentren beziehen ihren Primärstrom aus dem kommunalen Stromnetz und verfügen über einen oder mehrere Transformatoren. Diese nehmen die elektrische Energie auf und wandeln sie in die benötigte Spannung um, wobei oft noch eine Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom erfolgen muss.
Einige Rechenzentren ergänzen den aus dem Netz bezogenen Strom oder machen ihn mit eigener Stromerzeugung vor Ort vollständig überflüssig. Das sind entweder Stand-Alone-Generatoren oder alternative Energiequellen wie Solar-Photovoltaik-Module und Windkraftanlagen.
Der Strom wird dann an einen Hauptverteiler übertragen. Laut Ingenieur Hans Vreeburg handelt es sich dabei um „Gestelle oder Gehäuse, die Sicherungen, Leistungsschalter und Erdschlussschutzeinheiten enthalten, den Niederspannungsstrom aufnehmen und an Endpunkte wie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung(USV) oder Ladebänke verteilen.
Eine USV hilft nicht nur, den hindurchfließenden Strom zu „reinigen“, indem sie sicherstellt, dass Probleme wie Überspannungen die mit Strom versorgten Geräte nicht beschädigen, sondern jede einzelne USV ist auch für die Stromversorgung einer Reihe von Leistungsschaltern verantwortlich. In einem normalen Rechenzentrum sind nicht mehr als sieben oder acht Server mit einem einzelnen Leistungsschalter verbunden, aber diese Anzahl hängt sowohl von der Kapazität des Leistungsschalters als auch vom Stromverbrauch der Server ab.
USV-Systeme dienen auch als erste Sicherung bei einem Stromausfall oder einem ähnlichen Problem. Eine typische USV kann Server und Leistungsschalter bis zu fünf Minuten lang mit Strom versorgen. Auf diese Weise bleibt genügend Zeit, um unmittelbar nach einem Stromausfall oder einem ähnlichen Problem mit dem Stromnetz einen Notstromgenerator zu starten.
Um einen ununterbrochenen Betrieb zu gewährleisten und Ausfälle so weit wie möglich zu minimieren, verfügen die meisten Rechenzentren über eine Notstromversorgung vor Ort oder in der Nähe. In den meisten Fällen wird diese Notstromversorgung mit einem Generator an einem Verbrennungsmotor sichergestellt, der mit Benzin oder Diesel betrieben wird.
Wie viel Energie verbraucht ein Rechenzentrum?
Um Rechenzentren kontinuierlich und ohne Unterbrechung am Laufen zu halten, fällt ein beträchtlicher Stromverbrauch an. Einem Bericht zufolge verbraucht die gesamte Rechenzentrumsbranche jährlich über 90 Milliarden Kilowattstunden Strom. Das entspricht der Leistung von rund 34 Kohlekraftwerken.
Auf globaler Ebene fließen 3 Prozent des verbrauchten Stroms in Rechenzentren. Das entspricht 416 Terawatt und ist viel mehr als der Strom, der vom gesamten Vereinigten Königreich verbraucht wird.
Es gibt einige Gründe, warum der Energieverbrauch in Rechenzentren so hoch ist und weiter wächst. Nicht nur Server und andere für den Betrieb wesentliche IT-Geräte benötigen viel Energie, sondern auch alle Zusatzgeräte. Lampen, Kühlsysteme, Monitore, Luftbefeuchter usw. benötigen Strom und erhöhen so natürlich die Stromkosten.
Um herauszufinden wie viel Strom in einem Rechenzentrum im Vergleich zu Nicht-IT-Geräten in Server fließt, messen Einrichtungen den Energieverbrauch und die Effektivität der Nutzung anhand eines PUE-Scores für die Stromverbrauchseffizienz. Eine Punktzahl von 1 bedeutet, dass die gesamte elektrische Energie in einem Rechenzentrum von den Servern und von nichts anderem verbraucht wird, während eine Punktzahl von 2 bedeutet, dass Zusatzgeräte genauso viel Strom verbrauchen wie Server und andere IT-Komponenten.
Laut der neuesten Umfrage des Uptime Institute liegt der durchschnittliche PUE-Score eines Rechenzentrums bei 1,58. Diese Zahl ist von 2,5 im Jahr 2007 und 1,65 im Jahr 2013 stetig gesunken. Der durchschnittliche PUE-Wert für ein Google-Rechenzentrum beträgt 1,12, aber dasjenige in Oklahoma erzielte in den letzten drei Monaten des Jahres 2018 einen Wert von nur 1,08.
Wie viel Strom verbraucht ein Server-Rack?
Auf Rack-Ebene ergab die jüngste Umfrage des Uptime Institute, dass etwa jedes fünfte Rack eine Dichte von 30 Kilowatt (kW) oder höher hat, was auf die wachsende Verwendung von High Density Computing hinweist. Die Hälfte der Befragten gab an, dass ihre aktuelle Rackdichte zwischen 10 und 29 kW liegt. Auf individueller Serverebene sind die meisten Computer auf einen Verbrauch von maximal 600 Watt eingestellt.