Das autonome Rechenzentrum - der ICT Performer

Datacenter-Automat mit Energierückgewinnung passt auch in Bestandsgebäude

| Autor / Redakteur: Ariane Rüdiger / Ulrike Ostler

Der „ICT Performer“ ist als in sich geschlossenes System mit automatischer Beschickung gedacht, das auch in Bestandsimmobilien, zum Beispiel leeren Fabrikhallen, montiert werden kann, um diese als Rechenzentren zu nutzen.
Der „ICT Performer“ ist als in sich geschlossenes System mit automatischer Beschickung gedacht, das auch in Bestandsimmobilien, zum Beispiel leeren Fabrikhallen, montiert werden kann, um diese als Rechenzentren zu nutzen. (Bild: ICT Facilities)

Der Publikumsliebling 2017 des auf der Kongressmesse „Future Thinking“ verliehenen „Deutschen Rechenzentrumspreis“ war das Konzept des „ICT Performer“. Was hat es im Detail damit auf sich?

Zwischen den IT-Gängen von Rechenzentren ist der Mensch eigentlich wegen seiner Fehlbarkeit ein Störfaktor: Er lässt Türen auf, patcht Kabel falsch oder verklickt sich auf der Tastatur. Deshalb lässt man ihn am besten ganz aus dem Geschehen.

Genau dies Idee steht hinter dem durchautomatisierten Konzept des ICT Performer von ICT Facilities. Mit im Tüftlerboot: das Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energie-Anwendung der Universität Stuttgart. Der ICT Performer lehnt sich an das im Jahr 2016 mit dem Deutschen Rechenzentrumspreis gekrönte Konzept des „ICT Power Tower“ an. Der bestand aus einem in sich geschlossenen, senkrecht gestellten und damit extrem wenig Platz verbrauchenden Rechnergang samt Infrastrukturtechnik mit voll automatischer Beschickung ähnlich einem automatisierten Regallager.

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Für ICT Performer hat das Team um die ICT-Facilities-Geschäftsführer Holger Zultner und Stephan Lang wie schon beim Power Tower das Prinzip der maximal möglichen Automation durchdekliniert, diesmal geht es aber in die Horizontale. In eine abgeschlossene Einheit, die aus miteinander verknüpfbaren, unterschiedlich langen, aber funktional gleichartigen Modulen besteht, gelangen Menschen nur im Ausnahme- und Notfallsituationen durch eine Tür am hinteren Ende. Ein voll funktionsfähiger Performer umfasst mindestens vier Racks, die sich jeweils symmetrisch auf beiden Seiten des Mittelgangs befinden, in dem die Robotik arbeitet.

Ansonsten wird die Performer-Einheit über eine automatisierte Schleuse bestückt: Techniker oder Administratoren schieben das zu installierende Modul in eine Art Schubfach, das eingezogen wird. Innen greift sich ein Roboter die Komponente und findet regelbasiert heraus, an welcher Stelle es optimal in die Racks eingeordnet werden sollte, schiebt es hinein und versieht es mit den nötigen Steckverbindungen. Anschließend nimmt die Software des Performers das neue Gerät automatisiert in Betrieb und gliedert es in den Betriebsablauf ein.

Auf dem umgekehrten Weg werden auszutauschende Komponenten wieder aus dem Gesamtsystem entfernt. Informationen aus der Performer-Einheit gelangen über einen berührungssensitiven Bildschirm am Performer-Vorderende nach draußen.

Luftführung und Komponenten in einem ICT Performer mit Warmgang-Einhausung - Kaltgang-Einhause wäre aber ebenso möglich.
Luftführung und Komponenten in einem ICT Performer mit Warmgang-Einhausung - Kaltgang-Einhause wäre aber ebenso möglich. (Bild: ICT Facilities)

Mehrere Performer-Einheiten können nebeneinandergestellt oder unter Umständen sogar gestapelt werden. „Wir hatten bei der Implementierung des Konzepts Flächen im Fokus, wie beispielsweise leerstehenden Logistikhallen, Produktionshallen oder ungenutzte RZ-Flächen - Flächen also, die sich für eine Rapid Deployment Solution wie den ICT Performer eignen.", erläutert Zultner. Ein System soll insgesamt nicht schwerer werden als vergleichbare, konventionelle Technik, so dass keine anderen Tragfähigkeitsanforderungen an das Gebäude erforderlich sind als bei bisherigen Rechenzentrumsbauten.

Abwärmenutzung direkt am Prozessor

Die Kühlungs-Infrastrukturtechnik wird wahlweise mit Warm- oder Kaltgangeinhausung gebaut. Abgesaugte Wärme wird über einen Plattenwärmetauscher gekühlt. Was dann mit ihr geschieht, ist Sache des Betreibers. Gegebenenfalls ist ein Rückkühler außerhalb des Performers notwendig, Abwärme kann aber, wenn möglich, zum Beispiel auch zum Heizen verwendet werden.

Ein Teil der beim Rechnen entstehenden Hitze wird gleich auf dem Prozessor abgefangen: Dieser ist ganzflächig von einem so genannten Peltier-Element bedeckt, das mittels eines thermoelektrischen Effekts mit Halbleitermechanismen aus Prozessor-Abwärme Strom generiert. Der Peltier- (Wärme-Erzeugung) beziehungsweise Seebeck-Effekt (Stromerzeugung) besagt, dass, wenn durch zwei verbundene Leiter aus unterschiedlichem Material Strom fließt, Wärme entsteht beziehungsweise dass sich zwischen zwei unterschiedlich erwärmten Metalldrähten aus unterschiedlichem Material eine Spannung aufbaut.

Das Konzept des ICT Performer setzt unter anderem auf thermoelektrische Generatoren zur Steigerung der Verfügbarkeit im Rechenzentrum.
Das Konzept des ICT Performer setzt unter anderem auf thermoelektrische Generatoren zur Steigerung der Verfügbarkeit im Rechenzentrum. (Bild: ICT Facilities)

Zwar wird durch die Peltier-Elemente bisher nur 1,6 Prozent der vom Prozessor abgestrahlten Wärme-Energie umgewandelt, doch da sich die Elemente auf allen Prozessoren befinden, sollte das laut Zultner immerhin reichen, die Batterien der Notstromüberbrückung bis zum Anlaufen eines Generators zu füllen.

Sie ist ab Werk in jedem Rack im System vorab installiert, so dass eine USV fürs Gesamtsystem entfällt. „Eigentlich wird von den Elementen sehr wenig Strom erzeugt, aber weil das kontinuierlich geschieht, sollte es für das Auffüllen der Batterien trotzdem reichen“, sagt Zultner. Das System ist auf 20 Kilowatt Leistungsdichte pro Rack ausgelegt.

Das so genannte „Cool Top“ bringt Ventilatoren und Plattenwärmetauscher in der Decke unter. In einem separaten kalten Deckengang befinden sich Strom- und Datenkabel. Ein Doppelboden ist unnötig. Ohnehin orientiert man sich hinsichtlich der Betriebstemperaturen am maximal Erlaubten für IT-Serverinfrastrukturen. Angestrebt wird ein PUE von 1,1 – es würden also zehn Prozent mehr Strom fürs Kühlen als zum Rechnen benötigt. Die Verfügbarkeits-Klasse soll Tier 3 sein. Auch ein Brandschutzsystem mit Löschgas ist integriert.

Druck in Richtung Hardware-Standardisierung

Ein DCIM-System (DCIM = Datacenter Infrastructure Management) liefert Informationen aus dem System und plant die vorhandenen Kapazitäten entsprechend – beispielsweise könnten Server für hochperformante Anwendungen entweder via Regel über das ganze System verteilt oder in einem Rack zusammengefasst werden.

Im Konzept wurden im Performer Sensoren für Temperatur, Feuchte und Brandgase geplant. Die Verkabelung erfolgt ausschließlich über Glasfaser. Kabel werden von oben zugeführt. Die Zutrittssicherung erfolgt über ein Handvenen-Erkennungssystem, eine Lösung, die sich, so Zultner, speziell für Systeme mit einem kleinen Nutzerkreis eigne.

ICT Facilities und das Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energie-Anwendung der Universität Stuttgart setzen beim ICT Performer auf Optimierung im Datacenter-Design, kleineren Gebäude-Footprint und höhere Effizienz.
ICT Facilities und das Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energie-Anwendung der Universität Stuttgart setzen beim ICT Performer auf Optimierung im Datacenter-Design, kleineren Gebäude-Footprint und höhere Effizienz. (Bild: ICT Facilities)

Ein Effekt des Designs liegt darin, dass es die Standardisierung der IT verlangt und, sollte es sich durchsetzen, auch befördert: Die Racks im 19-Zoll-Format und die Lade-Einheit, über die Geräte ins System gelangen, sind auf Open-Compute-Systeme zugeschnitten. Derzeit sind diese zwar in Stückzahlen nur für individuelle Besteller wie Facebook oder Google verfügbar, doch Zultner ist überzeugt davon, dass sich das bald ändern werde.

„Wir wollen ein System, das automatisiert im Plug-and-Play-Modus funktioniert und reden über dessen Umsetzung mit namhaften Herstellern“, sagt Zultner. Man müsste also gegebenenfalls warten, bis auch Storage-Lösungen im Open-Compute-Format erhältlich sind oder jene außerhalb des Performer-Moduls unterbringen, was den Charme des Konzepts durchaus beeinträchtigen dürfte.

„Derzeit definieren wir für die Planung und Realisierung ein Netz aus Leadership Competence Partnern, mit dem Ziel, die in Q4/2016 begonnene Planung Ende alsbald in einen Prototypen zu überführen. Typischerweise über Pilotkunden möchte man den ICT Performer rasch als verkaufsfertiges System in den Markt bringen“, führt Zultner aus. Das erhofft er sich für das Jahr 2018. Das notwendige Budget für die Entwicklung des Prototypen möchte er über Investoren einsammeln.

Hinweis: Die Bewerbungsfrist für den Deutschen Rechenzentrumspreis endet bald! Hier geht es zu den Bewerbungsunterlagen

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* Ariane Rüdiger ist freie Journalistin und lebt in München.

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posted am 08.01.2018 um 13:04 von sbetke


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