Weniger ist mehr: Weniger Geräte, mehr Intelligenz, weniger Kosten Strommessung im Rechen­zentrum: Socomec setzt auf Modularität

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Schon 40 Jahre lang baut der französische Hersteller Socomec Anlagen für die Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und Strommesstechnik. Seit rund 30 Jahren geht es dabei auch um USV-Anlagen für Rechenzentren und seit zwei Jahrzehnten um Strommesstechnik für Datacenter.

Die Energieprobleme, vor denen Rechenzentren heute stehen, verlangen mehr Exaktheit bei der Strommessung. „Mit der wachsenden Bedeutung der Energie-Effizienz und der Kostenfrage ist naturgemäß auch die Strommesstechnik immer wichtiger geworden“, berichtet Guy Schaaf im Videogespräch. Je detailgenauer aber die Kosten und Verbräuche ermittelt werden müssen, desto höher ist auch die Bedeutung entsprechender Messsysteme.

Früher, so Schaaf, habe es pro Rechenzentrum nur vier bis fünf Strommessstellen gegeben: einen am Hauptverteiler und dann noch je einen pro Stromsammelschiene – bei vier Rechnerreihen also weitere vier. Heute geht die Tendenz zu separaten Messungen an jedem betriebenen Server, zumindest aber an jedem Rack.

Der Anfang: Multimeter

Besonders wichtig ist eine genaue Stromverbrauchsmessung bei Co-Location-Anbietern, schließlich sollen die Verbrauchskosten den Kunden anschließend in Rechnung gestellt werden. Die Kunden aber wollen nicht mehr bezahlen als sie wirklich verbraucht haben.

Das erfordert natürlich auch eine Neukonzeption der Messtechnik. Denn die erste Generation der Messsysteme umfasste jeweils Display, multimodale Messeinrichtung und Wandler in einem Gehäuse. Man sprach auch von so genannten Multimetern. Alle Messwerte erschienen vereint auf einem Display, hinter dem sich sämtliche Messeinrichtungen verbargen.

Messtechnik-Hierarchie im Rechenzentrum

Das hatte allerdings den Nachteil, dass es mit dem Aufbau der Rechenzentren konfligierte: Dort hängen diverse Serverschränke an einer Stromverteilschiene, die durch eine so genannte Top-Off-Box stromtechnisch versorgt wird. Sie liefert Ströme um die 60 Ampere.

Darunter befinden sich heute meist weitere, noch feinere Leistungsschalter mit beispielsweise je zehn Ampere, die die diversen Server versorgen. Wird jeder Server mit einem Multimeter ausgemessen, wird es eng an der Rack-Tür.„Früher wurden rund vier bis fünf Messsysteme auf die Tür montiert. Ab 2015/16 waren die Türen der Racks geradezu mit Messtechnik gepflastert“, berichtet Schaaf.

Neues, modulares Messkonzept

Um diesen unübersichtlichen Zustand zu beenden, hat Socomec ein komplett anderes Konzept entwickelt und es 2018 mit der Serie „Diris Digiware“ auf den Markt gebracht.

Sein Clou ist die Modularität. Es besteht aus einer Reihe von Funktionsmodulen (dazu später), die je nach Bedarf miteinander kombiniert und über RJ-45-Kabel miteinander verbunden werden. Insbesondere ist das Display von den übrigen Funktionsbausteinen getrennt. Dort werden die Daten aus allen messenden Einheiten zusammengeführt.

Ein Modul für jede Aufgabe

Die diversen Module umfassen alle wichtigen Aufgaben in einer Strommessumgebung: Strommessung, Spannungsmessung, Wandlung von hohem auf niedrigen Stromfluss, Schnittstellen für Modbus und Ethernet, um Informationen in übergeordnete Management-Systeme einzuspeisen sowie wahlweise analog oder digital funktionierende Informationssammelmodule. Bis zu 32 Module lassen sich an ein Display mit einem Spannungs-Modul und entsprechend vielen Stromfluss-Modulen anschließen.

Wird mehr Messtechnik benötigt, können auch zwei oder mehr Spannungsmodule mit entsprechend mehr Strommess-Modulen und einem Display verbunden werden.

200 Module - ein Display

Bis zu 200 Module lassen sich an einem Display betreiben. Sie dürfen sich dann auch gern in mehreren Schränken befinden. Denn mit den Schnittstellenmodulen steht ein Weg zu Modbus und Ethernet offen, die Daten über größere Distanzen als die beiden anderen Kabelformen transportieren.

Für besonders detaillierte Messungen, etwa an einzelnen Servern in beengten Schrankumgebungen, gibt es Module, die das Stromkabel von drei Servern direkt durchschleifen. Sie übernehmen Stromwandlung und Strommessung für diese Server gleichzeitig.

Angebunden werden diese Module an entsprechende übergeordnete Schnittstellen Funktionsmodule über RJ45-Kabel. Das ist 'normales' Ethernet Kabel. Es überträgt nicht nur die jeweils gemessenen Werte, sondern auch die Spannungswerte, also welche Spannung durch das Spannungsmodul in welche umgewandelt wurde.

Letzteres sorgt in der ausgemessenen Umgebung für sehr viel mehr messtechnische Sicherheit. „Sonst müssen diese Werte nämlich für jeden Wandler einzeln erfasst und dokumentiert werden“, erläutert Schaaf. „Oft genug geht dabei etwas schief, und dann stimmen alle Messwerte nicht.“

Module auch für Gleichstrom

Auch DC (Gleichstrom)-Module lassen sich in ein Messsystem einbinden und ihre Werte auf dem übergeordneten Display abbilden. Allerdings muss sich die DC-Messtechnik in einem separaten Strang befinden, der dann mit dem Messgerät verbunden wird. In einer durch RJ45/RJ12 verbundenen Reihe von Messgeräten kann kein DC-Modul untergebracht werden.

Die Bedeutung von DC steige in Rechenzentren langsam an, so gebe es inzwischen einige, die bereits hinter der Hauptversorgung in DC wandeln. „Schließlich nutzen die meisten Geräte im Rechenzentrum DC, und Gleichspannung wird auch in die Batterien eingespeichert“, sagt Schaaf.

Kombination je nach Anwendungsfall

Insgesamt verspricht dieses System erhebliche Einsparungen gegenüber der bisher üblichen Strommesstechnik. „Ein wichtiges Moment ist, dass man nicht mehr für jedes Messgerät ein Display braucht, sondern für alle nur noch eines“, so Schaaf.

Zudem ließen sich die Geräte genau so kombinieren, wie es die jeweilige Anwendung verlange. Dazu komme ein verringerter Montage-Aufwand. Alles in allem liege der Kostenvorteil der modularen Socomec-Lösung bei etwa einem Drittel.

Alle verwendeten Module konform zur 'Measuring Instruments Directive', der Richtlinie 2014/32/EU des europäischen Parlaments und des Rates vom 26. Februar 2014 über Messgeräte. Solche Systeme sind kalibriert und zertifiziert. Das Zertifikat wird mit dem Gerät ausgeliefert und verspricht für mindestens acht Jahre unveränderte Messgenauigkeit.

Trends bei modularer Messtechnik

Hat sich die modulare Strom-Messtechnik auch bei anderen Herstellern durchgesetzt? Laut Schaaf nicht. „Es gibt Zwischenlösungen, die ein Display, ein Spannungsmessgerät und zehn bis 15 Strommessmodule kombinieren, weiter geht es aber nicht“, sagt er. Zudem müsse von jedem Wandler ein Kabel zum Multimeter geführt werden.

Gefragt, wie sich die Stromtechnik im RZ weiterentwickeln werde, verweist Schaaf auf die wachsende Bedeutung von regelbaren Stromspeichern. Durch seine Erfahrung mit USVs und Wechselrichtern bringt Socomec hier viel Erfahrung mit.

„Das Thema Last-Management war vor zehn bis 15 Jahren wichtig“, sagt er. Es habe sich aber nicht bewährt, das Problem, Stromerzeugung und Verbrauch aneinander anzugleichen durch Rückgriff auf die Endkunden zu lösen. Stromspeicher und entsprechende Elektronik, kombiniert mit eigener, regenerativer Erzeugung, böten sehr viel mehr Möglichkeiten und ließen den Kunden draußen.

Fürs Zeitalter der Erneuerbaren: Modulare Stromspeicher

Deswegen bringt Socomec jetzt ein modulares Stromspeichersystem auf den Markt. Hier lässt sich nicht nur die Stromspeicherkapazität durch Zubau neuer Batterien erweitern. Auch die Wandlungsmöglichkeiten sind modular steigerbar – durch Zubau weiterer Wechselrichter.

Damit können Datacenter-Betreiber ihre Speichermöglichkeiten einfacher den möglicherweise wachsenden eigenen Erzeugungskapazitäten für erneuerbare Energien anpassen. Gleichzeitig können sie sparen. „Unser aktueller Wechselrichter hat 14 Funktionen, mit denen sich der Stromverbrauch kostenwirksam optimieren lässt“, sagt Schaaf.

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