Leistungswiderstände im Datacenter Planen und Prüfen des Strombedarfs im Notfall

Autor / Redakteur: Bernd Stahlhoven und Christian Schmitz * / Ulrike Ostler

Rechenzentren stellen eine hochredundante Infrastruktur bereit, in der Server mit minimalen geplanten Ausfallzeiten arbeiten können. Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit fordern allerdings einen hohen technischen Aufwand. Welche Rolle können elektrische Leistungswiderstände spielen?

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Elektrische Leistungswiderstände kommen vor der eigentlichen Inbetriebnahme eines Rechenzentrums zum Einsatz als auch im Rahmen der Wartung.
Elektrische Leistungswiderstände kommen vor der eigentlichen Inbetriebnahme eines Rechenzentrums zum Einsatz als auch im Rahmen der Wartung.
(Bild: Gino AG)

Brandschutz- und Feuerlöschanlagen sind mehrfach vorhanden genauso wie Klimageräte. Oftmals aber werden mehr Geräte installiert als für die im normalen Betrieb abgegebene Wärmemenge benötigt würden. Unter anderem können so regelmäßig einzelne Aggregate gewartet werden, ohne dass es Auswirkungen auf den gesamten Betrieb hat.

Bei der Stromversorgung ist das alles noch deutlich aufwendiger. Jede Stromversorgung umfasst eine eigene Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und eigene Netzersatzanlagen, deren Wartung somit ebenfalls keine Ausfallzeiten erzeugen darf. Zusätzlich abgesichert wird die Stromversorgung mittels eines doppelten (redundanten) Anschlusses an unterschiedliche Transformatoren und getrennte Netzbereiche des lokalen Energieversorgungsunternehmens. Elektrische Leistungswiderstände kommen dabei sowohl vor der eigentlichen Inbetriebnahme, als auch im späteren Betrieb im Rahmen der regelmäßig notwendigen Wartungen und Prüfungen zum Einsatz.

Beim Nachweis der spezifizierten Funktion der Netzersatzanlagen wird mit ihnen die elektrische Anschlussleistung simuliert. Dabei kommen meist im Freien installierte, stationäre Lastwiderstände mit Ventilatorkühlung zum Einsatz, die in der Anlage verbleiben und später dazu dienen die vorgeschriebenen regelmäßigen Tests der Notstromversorgung unter Last durchzuführen.

Die Widerstandsgeräte sollten mit einer eigenen Steuerung ausgerüstet sein, die vor Ort in die Gesamtanlage integriert werden kann. Dies ermöglicht das Vorwählen der gewünschten Belastung und überwacht zusätzlich die ordnungsgemäße Funktion der Sicherheitseinrichtungen wie Temperatur- und Luftstromüberwachung, damit die Widerstände nicht überhitzen.

Abbildung 1: Stationäre 2 Megawat-Lastbank
Abbildung 1: Stationäre 2 Megawat-Lastbank
(Bild: Gino AG)

Auch die Lüftungs- und Kühlanlagen müssen vor der eigentlichen Inbetriebnahme ihr Leistungsvermögen unter Beweis stellen. Dabei simulieren mobile Lastwiderstandseinheiten mit etwas kleinerer Leistung die Abwärme, die später von der IT-Hardware verursacht wird und das äußert realistisch innerhalb der einzelnen Abschnitte der Rechenzentren.

Die Geräte sind für den Betrieb im Innenraum konzipiert und mit Ventilatoren ausgestattet. Sie können auf eigenen Rollen innerhalb eines Datacenter in die einzelnen Bereiche verbracht und so ausgerichtet werden, dass sich die simulierte Abwärme gleichmäßig verteilt.

Die Leistungsgrößen

Dabei ist es bei führenden Herstellern möglich mehrere mobile Geräte gemeinsam mit einer Steuerung zu betreiben und auf diese Weise modular genau die Leistung zu simulieren, die in den einzelnen Räumen gebraucht wird. Die Toleranz, bezogen auf die Leistung im betriebswarmen Zustand liegt in der Regel bei +/- 10 Prozent und die Leistung lässt sich zwischen 1 Kilowatt (kW) und 300 kW in 1 kW Schritten vorwählen.

Bei der Gino AG sind auch höhere Gesamtleistungen sind auf Anfrage möglich. Die Geräte können direkt vor Ort bedient werden. Alternativ ist es auch möglich, das Bedienteil, das über ein Netzwerkkabel mit dem Lastteil verbunden bleibt, abzunehmen. Der Vorteil: Die Bedienung und Überwachung kann von anderer Stelle erfolgen.

Selbstverständlich überwacht auch hier die Steuerung die ordnungsgemäße Funktion der Sicherheitseinrichtungen wie Temperatur- und Luftstromüberwachung, damit die Widerstände nicht überhitzen. Die einzelnen Betriebszustände und eventuelle Fehlermeldungen werden auf einem Multifunktionsdisplay und einer zusätzlichen Warnleuchte visualisiert.

Der Anschluss

Der Lastanschluss erfolgt bei den Kompaktlastbänken von der Gino AG mittels Stecksystem. Hierdurch wird ein schneller und sicherer Anschluss an der Lastbank gewährleistet.

Das Modell „Load Compact 300“ der Gino AG (GLC 300)
Das Modell „Load Compact 300“ der Gino AG (GLC 300)
(Bild: Gino AG)

Der Betreiber benötigt kein Werkzeug zum Anschließen der Lastkabel.Das stellt bei der Inbetriebnahme der Lastbänke einen reibungsloser und schneller Prozess sicher. Optional sind konfektionierte Anschlusskabel in verschiedenen Längen erhältlich.

Diese Lastbänke sind bei führenden Herstellern in besonders kompakter Ausführung erhältlich (siehe: Abbildung). Bei einer Nennleistung von 300 kW beansprucht das Model „GLC300“ nur den Platz einer Europalette und zeichnet sich laut Hersteller durch ein geringes Gewicht und vergleichsweise geräuscharmen Betrieb aus.

Das Modell „Load Compact 100“ (GLC 100) von der Gino AG mit Transportbox
Das Modell „Load Compact 100“ (GLC 100) von der Gino AG mit Transportbox
(Bild: Gino AG)

Ein Vorteil dieser Variante: Aufgrund des geringen Gewichts können die Geräte von nur einer Person bewegt werden und passen durch jede Standardtüröffnung. Die 100-kW-Lastbänke verfügen meistens noch über zusätzlichen Transportboxen (siehe: Abbildung), welchen den Widerstand schützen und außerdem den mobilen Gebrauch bequemer und einfacher gestalten.

Bei einzelnen Anlagen kann es auch erforderlich sein, die Abwärme nicht nur entsprechend der Nennleistung zentral innerhalb eines Gebäude-Abschnitts zu simulieren. Es muss dann auch die Verteilung innerhalb der Geräte genau nachempfunden werden.

Die 19-Zoll-Lastwiederstände simulieren die Verteilung der Racks.
Die 19-Zoll-Lastwiederstände simulieren die Verteilung der Racks.
(Bild: Gino AG)

Dazu werden kleinere Leistungswiderstandseinsätze in großer Anzahl verwendet. Diese sind sowohl mechanisch als auch elektrisch speziell an die Steckplätze in den 19 “-Racks angepasst, um die Wärme genau dort zu erzeugen, wo später im Realbetrieb auch die Abwärme der Serverbaugruppen entsteht.

* Bernd Stahlhoven ist Technischer Leiter und Christian Schmitz arbeitet im Vertrieb der Gino AG.

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