No Downtime Costs Stellschrauben zum Minimieren der Datacenter-Ausfälle und Erhöhen der Verfügbarkeit

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Mit zunehmender Komplexität und steigender Nachfrage erhöht sich in Rechenzentren das Risiko von Ausfallzeiten und den damit verbundenen Verdienstverlusten. Mit adäquater Technik aber für eine maximale Stromverfügbarkeit lassen sich kostspielige Ausfälle vermeiden.

Fallen Rechenzentren aus, kommen auf die Betreiber hohe Kosten zu. Und die werden immer teurer: Laut einer Studie des auf digitale Infrastrukturen spezialisierten Uptime Institute geht die Häufigkeit der Ausfälle zwar leicht zurück, die Kosten pro Ausfall sind jedoch so hoch wie nie: Im Jahr 2021 führten sechs von zehn Ausfälle zu Verlusten von über 100.000 Dollar.

Ausfallbilanz Rechenzentren 2021

Uptime Institute: Weniger Ausfälle, höhere Schäden im Datacenter

Sechs Rechenzentren verloren jeweils mehr als 25 Millionen Dollar durch schwere Systemausfälle . Probleme mit der Stromversorgung sind die Hauptursache für Ausfälle. Betreiber sollten daher Lösungen einsetzen, die eine maximale Stromverfügbarkeit garantieren.

Das Überwachen elektrischer Anlagen

Störungen in der Stromversorgung, zum Beispiel durch Fehlerströme in den IT-Schränken, können kritische Stromausfälle oder vollständige Black-Outs verursachen. Betreiber sind daher gut beraten, wenn sie die elektrische Anlage ihres Rechenzentrums überwachen, um einen kontinuierlichen Betrieb gewährleisten zu können.

Wie in der Norm DIN EN 50600-2-2 empfohlen, können Rechenzentren ihre elektrische Anlage mit einem Fehlerstrom-Überwachungsgerät (RCM, Residual Current Monitor) beobachten. Es erkennt Isolierungsfehler bevor der RCD-Schalter auslöst und gibt eine präventive Warnmeldung ab. Betriebsunterbrechungen lassen sich mit ihm frühzeitig erkennen und schwerwiegende Ausfälle oder gar Brände im Datacenter verhindern.

Wird ein Stromkreis durch ein Differenzstrom-Überwachungsgerät nach DIN EN 62020 (VDE 0663) ständig geschützt, kann man zudem auf die Messung des Isolationswiderstands verzichten. Erst mit einer solchen Lösung ist ein 24/7-Dauerbetrieb sicher zu realisieren.

Auf Ersatzstromquellen umschalten

Um kritische Geräte zu versorgen, sind die elektrischen Anlagen auf eine spezielle Steuerung der Lastumschaltung und auf mehrere Sicherungsschichten angewiesen. Fällt dennoch eine Spannungsquelle aus, gilt es die Stromversorgung schnellstmöglich wiederherzustellen, indem auf eine Ersatzstromquelle gewechselt wird. Daher sollten Betreiber bei der Planung eines Rechenzentrums auf Redundanz achten und die elektrische Anlage mehrfach absichern.

Der zunehmende Strom- und Kühlbedarf verstärkt den Bedarf an automatischen Lastumschaltern. Sie schalten die Last auf eine Alternativquelle um, sobald die Primärquelle außerhalb der Toleranz liegt. Vorgeschaltete automatische Lastumschalter (ATSE) müssen eine Redundanz zwischen den Transformatoren für die Hauptstromversorgung und den Notstromaggregaten gewährleisten. Sehr schnelle statische Transfersysteme (STS) ermöglichen es, dass Sammelschienen oder Stromverteilereinheiten (PDU) jederzeit versorgt werden.

Stromversorgung mithilfe von USV-Anlagen

Die wichtigste Maßnahme für eine sichere Stromversorgung bildet der Einsatz von Anlagen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV). Doppelwandler-USVs bieten einen zusätzlichen Schutz vor Spannungsstößen, Blitzeinwirkungen, Frequenzschwankungen und Spannungsoberschwingungen.

Sie wandeln die Spannung doppelt, das heißt: Zuerst wird die einströmende Wechselspannung in Gleichspannung umgewandelt und bei Bedarf in die Batterie eingespeist. Anschließend wird die Gleichspannung über einen Wechselrichter wieder in eine Wechselspannung umgewandelt. Durch eine kontinuierliche doppelte Wandlung des zur Verfügung stehenden Stroms und eine dazugehörige Batterie garantieren USV-Geräte eine sichere Energieversorgung der IT-Komponenten.

Mit einem durchdachten Anlagenkonzept lassen sich bereits bei der USV-Planung die Kosten für Ausfallzeiten reduzieren, denn die Ausfallrate moderner modularer Anlagen gilt als extrem niedrig. Dank des modularen Aufbaus können einzelne Module und Anlagenteile separiert werden, um Fehler zu isolieren.

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Die Herausforderung liegt in der Zuverlässigkeit jedes Moduls, so dass das Ausfallrisiko mit der Zahl der Module in einer Anlage steigt. Betreibern von Rechenzentren sei geraten, ihre USV-Anlagen anhand der Gesamtanzahl der benötigten Module und der Modulgröße auszuwählen.

Die Rate interner Ausfälle von USV-Systemen verläuft proportional zur Anzahl der Leistungsmodule und umgekehrt proportional zur mittleren Zeit zwischen Ausfällen (MTBF: mean time between failures). Da sich die Zahl der Leistungsmodule nach der Leistung und Redundanz des Systems richtet, empfiehlt es sich in Rechenzentren ausschließlich Leistungsmodule mit einem sehr hohen MTBF-Wert, also einer sehr niedrigen Ausfallrate, zu verwenden.

Der MTBF-Wert wird nach einem strengen statistischen Verfahren berechnet. Zusätzlich muss sich die USV in einer Reihe von Tests in ihrer Belastbarkeit, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit unter Beweis stellen. Betreiber von Rechenzentren sollten bei der Auswahl ihrer USV auf eine MTBF-Zertifizierung von einem unabhängigen Labor achten. Hersteller stellen zudem oft echte Daten aus der Praxis bereit, um die berechnete MTBF zu bestätigen.

* Über den Autor

Mit seinen mehr als 15 Jahren Erfahrung im Bereich Datacenter und IT unterstützt Fabian Müller Socomec-Projekte aktiv bereits in der Entstehungsphase.

Gegründet wurde die Company im Jahr 1922 und ist heute eine internationale Gruppe mit über 3.600 Mitarbeitern und 28 Tochtergesellschaften weltweit, mit der Kultur und den Werten eines Unternehmens in Familienbesitz. Die Produkte dienen der Sicherheit, Kontrolle, Verfügbarkeit, Kontinuität, Qualität und dem Wirkungsgrad von Niederspannungsanlagen.

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