Warum nicht auf Gleichstrom wechseln und sparen? Stecker für die Koexistenz von AC und DC im Datacenter

Die durchgehende Verwendung von Gleichstrom im Datacenter machte Sinn. Verluste könnten massiv reduziert werden. Leistungsseitig hat die International Electrotechnical Commission (IEC) mit der Norm „TS 62735-1“ den Rahmen abgesteckt. Nun ist die Geräteseite an der Reihe. In einer Übergangsphase sollen AC und DC koexistieren.

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Der «Stromkrieg» Ende des 19. Jahrhunderts war der erste Formatkrieg der Industriegeschichte. Die Befürworter des Wechselstroms wie Tesla und Westinghouse standen gegen Edison, der sich für den Gleichstrom (DC) stark machte. Der Ausgang ist bekannt.

Scheinbar; denn schon ein kurzer Blick ins digitale Zeitalter genügt und es lassen sich stehen ganze Heerscharen DC-betriebener Geräte finden, die im Einsatz sind. Der Ansatz, ein Data Datacenter mit Gleichspannung zu versorgen, liegt auf der Hand. Die Überlegung: Wenn die Server schon mit Gleichstrom arbeiten, so wäre es nur vernünftig, diesen durchgängig auch so zu verarbeiten - vom Netz bis zum Chip.

Dazu kommen bedeutungsschwere Vorteile: Die DC-Architektur enthält deutlich weniger Komponenten. Sie wird dadurch günstiger und weniger störungsanfällig. Durch den Wegfall diverser Transformationen und Umwandlungen ergibt sich zudem eine deutlich verbesserte Energie-Effizienz.

Weniger Komponenten, weniger Transformieren, weniger Platz, weniger Geld

Anders formuliert: Umwandeln, Transformieren, Umwandeln, Transformieren – derzeit verpuffen Unmengen an Elektrizität im Datacenter ungenutzt. Der Ansatz, die Energieversorgung auf Gleichstrom umzustellen und einen Großteil dieser Verluste zu umgehen, führt zu einem Paradigmenwechsel.

Zum einen geht es um das Potential zur Einsparung von Energie. Auf der Website von Schurter lässt sich nachlesen, dass sich durch den Wegfall diverser Transformationen und Umwandlungen gemäß Berechnungen und Studien etwa von ABB, Amstein + Walthert und Stulz – bereits eine Effizienzerhöhung von der Einspeisung bis hin zum Server von gegen 10 Prozent ergibt. Bei den Investitionskosten für die elektrische Infrastruktur darf man mit einer Reduktion von etwa 15 Prozent rechnen.

Dazu kommen aber auch Einsparungen bei den Kosten, beim Platz für die elektrische Infrastruktur – etwa 25 Prozent-, bei Ressourcen und auch Zeit. Denn: Weniger Komponenten sind schneller installiert, schneller gewartet und verursachen weniger Fehler. Das macht sie zuverlässiger und somit auch günstiger im Erwerb wie im Unterhalt. Nach einer Untersuchung von Nippon Telegraph and Telephone (NTT) soll die Zuverlässigkeit aufgrund der geringeren Komplexität auf das Zehnfache steigen!

Darüber hinaus bietet die Versorgung mit erneuerbaren Energiequellen die Möglichkeit, Elektrizität ohne zusätzliche Transformation oder Umwandlung direkt als Gleichstrom fürs Datacenter bereitzustellen.

Es gibt zwar einige Rechenzentren in China, Japan, den USA, Deutschland und in der Schweiz, die ausschließlich auf Gleichstrom setzen, doch gab es bis vor 2015 keine verbindlichen Standards. Dem hat die damals mit dem ersten Standard TS 62735 ein Ende gesetzt. Seit August vor vier Jahren existiert aufseiten der Leistungsverteilung der Standard IEC TS 62735-1 für Systeme bis 2,6 Kilowatt. Für höhere Leistungen bis 5,2 Kilowatt – welche nicht mehr unter Last getrennt werden dürfen – wurde der Standard IEC TS 62735-2 im Dezember 2016 verabschiedet.

In einem nächsten Schritt ist das geräteseitige Pendant dran. Unter anderem gibt es Anstrengungen, auf dem bisherigen AC-Standard „IEC 60320“ Lösungsansätze für DC-Steckverbindungen zu erstellen. Das Schweizer Unternehmen Schurter bietet nun einen ersten AC-/DC-Gerätestecker an. Dieser lässt sowohl den Betrieb des Gerätes an einer AC- wie auch an einer DC-Versorgung zu.

„GP21“ ist ein wieder anschließbarer Gerätestecker für 400 VDC Systeme bis 2.6 Kilowatt gemäß der IEC-Norm TS 62735-1. Der Kabeldurchmesser beträgt maximal 9,2 Millimeter. Der Stecker mit der Schraubbefestigung entspricht der Schutzklasse 1, ist Hot-Plug-fähig zum Trennen unter Last bis 2.6 Kilowatt und verträgt eine Betriebstemperatur bis zu 105 Grad. Laut Hersteller ist er ideal für kompakte PDU-Anwendungen.

Wichtig ist die Umstellung auf DC-Betrieb. Mit dem Schurter-System kann der Wechsel von der heutigen AC-Versorgung beliebig erfolgen. Denn es müssen einzig die Versorgungskabel ausgetauscht werden.

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