Stromversorgung – das A und O im Rechenzentrum

Privat und beruflich spielt Strom eine zentrale Rolle und ermöglicht unterschiedlichste Tätigkeiten: die Arbeit am PC, das Laden eines Handys, das Kochen oder auch die Nutzung eines Ventilators. Fällt diese Komponente aus, sind wir alle eingeschränkt. Doch wie kritisch ist ein Stromausfall in einem Rechenzentrum und welche Maßnahmen werden getroffen, dass eine hohe Verfügbarkeit gewährleistet ist? Das Konzept in einem Rechenzentrum nennt sich Unterbrechungsfreie Stromversorgung (kurz: USV) und ist die Komponente innerhalb eines Rechenzentrums, die jederzeit die Versorgung sicherstellt. 

Der heutige Betrieb von Servern gestaltet sich zunehmend komplexer und erfordert einen hohen Bedarf an Platz, Verfügbarkeit und Sicherheit zum Schutz der sensiblen Daten. Eine Lösung, mit der einfach diese Probleme beseitigt werden, ist die Auslagerung der Hardware in ein Rechenzentrum. Innerhalb eines Rechenzentrums wird die optimale Klimatisierung sichergestellt, Maßnahmen zum Schutz vor Ort getroffen sowie eine Stromversorgung ohne Unterbrechungen. Fast die gesamten Komponenten, wie bspw. Server, Router und auch Switches benötigen Strom. Ohne den Einsatz von Strom würde kein Rechenzentrum funktionieren. Dies führt auch zu einem hohen Verbrauch an Energie, damit Rechenzentrumsbetreiber Ihren Kund:innen hohe Verfügbarkeiten anbieten können. 

Stromstörungen sind Ereignisse, die die normale Stromversorgung stören oder unterbrechen können. Sie können unterschiedliche Ursachen und verschiedene Auswirkungen auf die angeschlossenen Geräte haben. Stromstörungen können sowohl kurzfristige als auch lang anhaltende Ausfälle verursachen. Ein plötzlicher Stromausfall kann beispielsweise durch ein Gewitter oder einen technischen Defekt im Netzwerk ausgelöst werden. Auch Überlastungen des Netzes, die aufgrund von zu vielen Verbrauchern entstehen können, sind eine häufige Ursache für Störungen.

In diesem Zusammenhang kann es verschiedene Arten von Störungen geben, die zu Verzögerungen oder einem Stromausfall führen:

1. Stromausfall: Ein kompletter Verlust der Stromversorgung kann durch Fehler im Netz, Stromausfall oder Wartungsarbeiten verursacht werden. Dies kann zu einem plötzlichen Stoppen aller elektrischen Geräte im Rechenzentrum führen.
2. Spannungsschwankungen: Spannungsschwankungen sind unregelmäßige Änderungen in der Stromspannung. Sie können durch Belastungsspitzen, Fehler im Stromnetz oder schlechte Stromqualität verursacht werden. Spannungsschwankungen können zu instabilen Betriebsbedingungen führen und die Lebensdauer der elektrischen Geräte beeinträchtigen.
3. Spannungseinbrüche: Spannungseinbrüche treten auf, wenn die Stromspannung für kurze Zeit unter den normalen Wert sinkt. Sie können durch Überlastung des Stromnetzes oder Probleme in der Strominfrastruktur verursacht werden. Spannungseinbrüche können zu Datenverlust, Systemabstürzen oder Beschädigung elektronischer Geräte führen.
4. Spannungsspitzen: Spannungsspitzen sind kurze Erhöhungen der Stromspannung über den normalen Wert. Sie können durch Blitzschlag, Schaltvorgänge oder Probleme mit der Stromstreuung verursacht werden. Spannungsspitzen können zu Beschädigung oder Ausfall elektrischer Geräte führen.

Es ist wichtig, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um diese Störungen zu minimieren oder zu verhindern, wie z.B. die Verwendung von unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV), Überspannungsschutz, Filtern und regelmäßiger Wartung der Strominfrastruktur.

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) ist eine wichtige Komponente in Rechenzentren und anderen geschäftskritischen Umgebungen. Sie gewährleistet, dass elektrische Geräte und Systeme auch bei Stromausfällen, Spannungsschwankungen oder anderen Stromproblemen weiterhin mit Strom versorgt werden.

Es gibt mehrere Gründe, warum eine unterbrechungsfreie Stromversorgung wichtig ist:

Kontinuität des Betriebs: Eine USV sorgt dafür, das Unternehmen auch bei Stromausfällen oder anderen Stromproblemen weiterarbeiten können. Dies minimiert Ausfallzeiten und verhindert potenzielle finanzielle Verluste durch Nichterreichbarkeit, Stillstand der Produktion oder Datenverlust.

Datenintegrität: Rechenzentren und Server sind oft mit wichtigen Unternehmensdaten und kritischen Anwendungen verbunden. Ein plötzlicher Stromausfall kann zu Datenverlusten oder Datenkorruption führen. Eine USV sorgt dafür, dass die Stromversorgung während solcher Ereignisse fortgesetzt wird und verhindert so Datenverluste oder Schäden an der Hardware.

Schutz vor Schäden: Stromausfälle und Spannungsschwankungen können die Hardware und elektronische Geräte beschädigen. Eine USV fungiert als Puffer und filtert unzuverlässige Stromversorgung, um die Geräte vor Schäden zu schützen. Dies verlängert auch die Lebensdauer der Geräte.

Sicherheit: In einigen Branchen, wie zum Beispiel im Gesundheitswesen oder in der Finanzbranche, sind kontinuierlicher Strom und konstante Verfügbarkeit essenziell für den Betrieb. Eine USV garantiert die kontinuierliche Stromversorgung, um eine sichere Umgebung für kritische Systeme und Dienste zu gewährleisten.

Es gibt verschiedene Arten von unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlagen (USVs), die je nach den spezifischen Anforderungen eines Unternehmens oder einer Anwendung eingesetzt werden können. Die häufigsten Arten von USV-Anlagen sind:

Offline USV: Diese Art von USV schaltet im Normalbetrieb den Wechselstrom direkt an den angeschlossenen Geräten durch, ohne die Stromversorgung zu verändern. Die USV-Systeme werden aktiv, sobald ein Stromausfall oder eine Stromstörung auftritt und die angeschlossenen Geräte über die Batterien der USV mit Strom versorgt werden.

Line Interactive USV: Diese Art von USV überwacht ständig die Qualität des eingehenden Wechselstroms und korrigiert Spannungsschwankungen oder Stromprobleme über einen internen Transformator. Die Batterien der USV werden aktiviert, wenn der eingehende Strom ausfällt oder außerhalb der tolerierbaren Bereiche liegt.

Online USV: Diese Art von USV liefert ständig eine ununterbrochene Stromversorgung über ihre internen Batterien und einen Wechselrichter, der den Gleichstrom der Batterien in Wechselstrom umwandelt. Der eingehende Wechselstrom wird kontinuierlich durch den Wechselrichter erzeugt und durch die Batterien aufrechterhalten, was zu einer nahtlosen Stromversorgung führt. Sie bietet auch eine Filterung und Überspannungsschutz für die angeschlossenen Geräte.

Modulare USV: Dieses USV-System besteht aus mehreren unabhängigen Modulen, die separat arbeiten und Stromversorgung sowie Redundanz sichern. Bei Fehlfunktion oder Wartung eines Moduls kann das System weiterhin mit den verbleibenden Modulen arbeiten, ohne wesentliche Unterbrechungen zu verursachen. Modularität ermöglicht auch eine einfache Skalierbarkeit.

Zusätzlich werden in Rechenzentren oft Diesel-Generatoren eingesetzt, um eine zuverlässige Stromversorgung bei längeren Stromausfällen sicherzustellen. Diese  arbeiten als Backup-Stromquelle und werden normalerweise automatisch gestartet, sobald ein Stromausfall erkannt wird.

Diesel-Generatoren bieten eine zuverlässige Stromversorgung, da sie unabhängig von der Stromversorgung des öffentlichen Netzes funktionieren. Sie können kontinuierlich Strom liefern, solange ausreichend Kraftstoff vorhanden ist. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Stromversorgung über einen längeren Zeitraum, was besonders wichtig ist, wenn der Stromausfall längere Zeit anhält.

Daher können sie in der Regel innerhalb von Sekunden oder Minuten gestartet und auf die volle Leistung gebracht werden. 

Im Rahmen des Serverhousings ist die Stromversorgung das A und O und sichert die Verfügbarkeit von Daten. Hierfür verfügen unsere Rechenzentren über eine redundante A und B Schiene. Im Falle eines Stromausfalles stehen Diesel-Generatoren bereit, welche innerhalb von Sekunden das Rechenzentrum mit Strom versorgen und so den weiteren Betrieb gewährleisten. Eine Nachbetankung während des Betriebes ist im Bedarfsfall möglich. Um die Startzeit der Diesel-Generatoren zu überbrücken, stehen USV-Anlagen (Unterbrechungsfreie Strom-Versorgung) bereit. Die Autonomiezeit unserer Netzersatzanlage beträgt unter Volllast 120 Stunden.

Für den Betrieb von Rechenzentren zählen Strom und eine USV-Anlage zu den wichtigsten Ressourcen und sind somit eine wichtige Voraussetzung zur Sicherstellung der Verfügbarkeit. Daher ist eine der wichtigsten Aufgaben im Rechenzentrum die Aufrechterhaltung einer dauerhaften Stromversorgung, auch im Krisenfall. Mittlerweile etablieren sich neue, innovative und nachhaltige Möglichkeiten, mit der Rechenzentren in Zukunft das Thema Nachhaltigkeit weiter forcieren können.