Energieversorgung in Rechenzentren Was können intelligente Power Distribution Units heute?

Autor / Redakteur: Anna Kobylinska und Felipe Pereia Martins* / Ulrike Ostler

Mit der wachsenden Dynamik und Komplexität der Rechenzentrums-IT wächst der Druck hinsichtlich der bedarfsgerechten Energiezufuhr. Eine neue Generation von Stromverteilungseinheiten, die so genannten intelligenten Power Distribution Units (PDUs), soll Abhilfe schaffen.

„ iPDU“s (intelligente PDUs) von Raritan mit integriertem Failover sind sogar bei Unterbrechungen der Stromzufuhr via Ethernet oder WiFi erreichbar. Dies gewährleistet unter anderem die kontinuierliche Verfügbarkeit von Umgebungssensoren und liefert zudem Informationen für die Fehlerbehebung.
„ iPDU“s (intelligente PDUs) von Raritan mit integriertem Failover sind sogar bei Unterbrechungen der Stromzufuhr via Ethernet oder WiFi erreichbar. Dies gewährleistet unter anderem die kontinuierliche Verfügbarkeit von Umgebungssensoren und liefert zudem Informationen für die Fehlerbehebung.
(Bild: Raritan)

Die Gesamtgröße des globalen Marktes für Rack-Stromverteilereinheiten in Rechenzentren soll im ablaufenden Jahr 1,47 Milliarden Dollar erreichen, schätzen die Analysten von Research And Markets. In den kommenden sieben Jahren (bis zum Jahre 2027) sagt das Marktforschungsinstitut dem Markt eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 7,2 Prozent voraus. Zu Ende des Prognosezeitraums soll der robuste Anstieg in einem Marktvolumen von 2,4 Milliarden Dollar kulminieren.

Dicht, agil und leistungshungrig

Moderne Server und Netzwerkgeräte erhöhen die Nachfrage nach hochverdichteter und anpassungsfähiger Energiezufuhr. Während Systemdichten von 10 Kilowatt (kW)mittlerweile an 12 kW bis 17 kW pro Rack heranwachsen, sind Bereitstellungen von 15 kW bis 25 kW bei Hyperscalern längst die Norm. Konfigurationen mit hoher Dichte trumpfen im Hinblick auf Leistung und Kapazität, machen jedoch eine intelligent steuerbare Stromabgabe erforderlich.

Monitoring mi der Admin-Software von Raritan
Monitoring mi der Admin-Software von Raritan
(Bild: Kobylinska/Martins/Raritan)

Althergebrachte Stromverteilungseinheiten (Power Distribution Units, PDUs) versorgen die IT in einem Rack oder Schrank mit Energie, sind jedoch nicht anpassungsfähig. Intelligente PDUs mit Lastüberwachungsfunktionen können den Stromverbrauch der betreffenden Geräte überwachen und gegebenenfalls auch bedarfsgerecht steuern.

Sie bieten zudem Fernzugriff auf kritische Infrastrukturdaten in Echtzeit und damit zeitnah eine solide Planungsgrundlage für die Verantwortlichen, welche im Endeffekt die Kapazitätseinteilung verbessert und zur Vermeidung von Geräteausfällen beiträgt. Mit der wachsenden Temperatur der Umluft in Rechenzentrumseinrichtungen steigt nebenbei der Bedarf an überhitzungstoleranten Stromverteilungseinheiten.

Laut einem Bericht von Trusted Business Insights investierten Datacenter-Betreiber jeden zweiten Euro ihres PDU-Budgets im vergangenen Jahr (2019) noch in konventionelle PDUs (54,59 Prozent). Die überwiegende Mehrheit davon verfügt nur über Funktionen zur Überwachung der Eingangslast und zur Stromverteilung.

In den kommenden Jahren soll sich das Wachstum fast ausschließlich im Marktsegment für intelligente PDUs ereignen. Der Bedarf an Funktionen wie Eingangsmessung, Netzwerkkonnektivität und Ausgangsmessung werde demnach mit fallenden Preisen zunehmen.

Die PDU-Kontrolleinheit „iX7“ von Raritan lässt sich ganz unzeremoniell vor Ort auswechseln.
Die PDU-Kontrolleinheit „iX7“ von Raritan lässt sich ganz unzeremoniell vor Ort auswechseln.
(Bild: Raritan)

Zu den prominentesten Akteuren auf dem Markt für Rack-Stromverteilungseinheiten für Rechenzentren gehören (in alphabetischer Reihenfolge): APC von Schneider Electric, Eaton, Enlogic, Hewlett Packard Enterprise Development LP, Panduit, Raritan und die Vertiv Group.

Überwachen und schalten

Intelligente PDUs fallen in eine von zwei Kategorien: überwachte (in Englisch: monitored) und schaltbare (switched) PDUs. Geräte beider dieser Typen bringen typischerweise eine Vielzahl von Zusatzfunktionen zur Kapazitätsplanung und Minimierung von Ausfallzeiten mit.

Zu den wichtigsten Extras gehören erweiterte Überwachungsfunktionen, Warnalarme und Benachrichtigungen beim Überschreiten benutzerdefinierter Schwellenwerte, Fernwartungsfunktionen über redundante Netzwerkkonnektivität mit integrierter Firewall sowie Umgebungssensorik für Temperatur, Feuchtigkeit, Luftströmung, Differenzdruck (zur Früherkennung thermischer Lecks), Vibration (zum Aufspüren beschädigter Lüfter), austretendes Wasser und Kondensation, weiter Rauchmelder, Schutz vor unbefugtem Zugriff und dergleichen andere.

Schneider Electric bietet mit den Serien „AP7800“ und „AP8800 Metered“-PDUs an. Die AP8400-Serie fällt in die Kategorie Metered-by-Outlet. Bei Produkten der Familien „AP7900“ und „AP8900“ handelt es sich um Switched-PDUs. Die AP8600-Reihe kombiniert die Features von Metered-by-outlet mit Switching, die Crème-de-la-Crème der Stromverteilungstechnik von APC.

Raritans farbcodierte „iPDU“s in vertikaler Ausführung
Raritans farbcodierte „iPDU“s in vertikaler Ausführung
(Bild: Raritan)

Intelligente PDUs wie die „PX“-Reihe von Raritan auf der Basis der offenen „Xerus“-Plattform von Raritan lassen sich in DCIM-Systeme wie zum Beispiel „Sunbird Power IQ“ integrieren. Mit dem Plug-and-Play-Sensorbus von Raritan können Benutzer an jede PDU bis zu 32 Umgebungssensoren anschließen.

Schalten und walten

Zu den interessantesten Innovationen der Rack-PDU-Plattform „AP8000“ von Schneider Electric zählt die Fähigkeit zur Umsetzung einer definierten Abfolge von Einschaltverzögerungen zur Vermeidung von Überlastungen und Versorgungsproblemen beim Hochfahren von Geräten. Die Strommessfunktion für jeden einzelnen Ausgang liefert einen detaillierteren Überblick über die Leistungsaufnahme einzelner Geräte im Rack.

Benutzerkonfigurierbare Rack-Stromverteiler: die „AP8000“ Series Rack PDU-Plattform von APC by Schneider Electric.
Benutzerkonfigurierbare Rack-Stromverteiler: die „AP8000“ Series Rack PDU-Plattform von APC by Schneider Electric.
(Bild: Schneider Electric)

Anwender können per Fernzugriff unbenutzte Ausgänge abschalten und die Stromversorgung ausgefallener Geräte bei Bedarf wiederherstellen. Das integrierte Display liefert einen detaillierteren Überblick über die Leistungsaufnahme, während die Lastanzeige-LED (in einer Ausführung mit lokaler Stromüberwachungsfunktion) potenziell überlastete Stromkreise gemäß benutzerdefinierter Überlast- und Alarmbedingungen kennzeichnet.

Vertiv bietet in der Geist-Reihe sowohl überwachte (monitored) und schaltbare (switched) Rack-PDUs. Die überwachte Variante liefert Kennzahlen in Echtzeit und kann Alarme für Spannung, Wirkleistung, Scheinleistung, Leistungsfaktor, Stromstärke und Kilowattstunden pro Rack wahlweise via E-Mail- und/oder SNMP liefern.

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Das Fazit der Autoren

Da Rechenzentrumsumgebungen komplexer werden und an betrieblicher Agilität zunehmen, üben viele Unternehmen Druck auf Rechenzentrumsmanager aus, um die Dienstverfügbarkeit zu verbessern, die Kosten weiter zu senken und die Energie-Effizienz dynamischer Infrastrukturumgebungen zu steigern. Intelligente PDUs sind für eine effiziente Energieverteilung unverzichtbar und stellen eine Voraussetzung dar, um dynamische Änderungen der Kapazitäten und Dichten elegant in Echtzeit zu handhaben.

Die Daten lassen sich alternativ auch über eine sichere Web-Oberfläche abfragen. In der schaltbaren Edition verfügen die PDUs zusätzlich über eine integrierte erweiterbare Kommunikationskarte für die Fernüberwachung und Wartung der angeschlossenen Geräte. Diese Karte lässt sich im laufenden Betrieb austauschen.

Wer auf dynamische Austauschbarkeit von Komponenten der Stromverteilereinheit einen gesteigerten Wert legt, könnte in der „MPX Adaptive Rack PDU“ von Vertiv eine solche Lösung gefunden haben. Zu den Highlights zählen die Hot-Swap-fähige modulare Ausgangsleistung, Hot-Swap-fähige modulare Konnektivität, Hot-Swap-fähige modulare Umweltsensoren und modulare Eingangsleistung.

Alles im grünen Bereich: Die DCIM-Plattform von Sunbird liefert minutengenaue Messwerte aus Temperatur-, Feuchtigkeits-, Luftstrom-, Luftdruck-, Rauch-, Wasser- und Kontaktschließungssensoren intelligenter Rack-PDUs oder anderer Umgebungs-Management-Geräte, zum Beispiel von Raritan.
Alles im grünen Bereich: Die DCIM-Plattform von Sunbird liefert minutengenaue Messwerte aus Temperatur-, Feuchtigkeits-, Luftstrom-, Luftdruck-, Rauch-, Wasser- und Kontaktschließungssensoren intelligenter Rack-PDUs oder anderer Umgebungs-Management-Geräte, zum Beispiel von Raritan.
(Bild: Sunbird)

Vertiv preist das eigene Gerät als die „reaktionsschnellste und anpassungsfähigste Rack-PDU“ auf dem Markt an. Zum Vergleich: HPE bietet in den PDUs der „G2“-Reihe (Metered und Switched) eine Hot-Swap-fähige Netzwerk-Management-Karte (Network Management Card, NMC). Diese stellt sicher, dass die Stromverteilung auch beim Entfernen der Verwaltungskarte erhalten bleibt, so dass keine Ausfallzeiten entstehen.

Auch bei Panduit ist der „G5-iNC“ (Intelligent Network Controller) hot-swappable. Doch es ist in beiden Fällen schon das höchste der Gefühle.

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Nützliche Links

Mit seiner universellen Energieverteilungseinheit, der „Geist UPDU“, verfolgt Vertiv den gegenteiligen Ansatz: weltweite Kompatibilität statt Modularität. Erhältlich in einfachen und intelligenten Modellen mit erweiterter Fernüberwachung der Stromversorgung, Umgebungsüberwachung und optionaler Ausgangsstufenumschaltung soll Vertivs UPDU die Bereitstellung kritischer IT-Infrastrukturen durch ihre universelle Einsatzbereitschaft vereinfachen. Das Gerät unterstützt alle in Datencenter weltweit üblichen Wechselstromspezifikationen von 16 bis 60 Ampere und von 120 bis 415 Volt.

* Das Autoren-Duo Anna Kobylinska und Filipe Pereia Martins arbeitet für McKinley Denali Inc. (USA).

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