Es ist an der Zeit, Ihren Horizont für unterbrechungsfreie Stromversorgung in Cloud- und skalierbaren Rechenzentren zu erweitern

Es an der Zeit, die Technologieoptionen für Ihre USV-Systeme neu zu evaluieren

Von Andrew C. Dyke

Für Unternehmen ist es selbstverständlich, dass bei Investitionen in technische Infrastruktur eine Optimierung der Investitions- und Betriebskosten angestrebt wird.

Da jährlich Milliarden US-Dollar für die Infrastruktur von Cloud-Rechenzentren investiert werden, bedeutet das Erzielen einer guten Kapitalrendite nicht nur, die Initialkosten niedrig zu halten, sondern auch eine langfristige Perspektive zu haben.

Wir leben in ungewöhnlichen Zeiten. Im April 2020 erklärte der Google-Mutterkonzern Alphabet, dass er seine Investitionen in die Cloud-Infrastruktur neu ausrichten würde - dazu gehören auch Rechenzentren.

Wie DatacenterDynamics damals berichtete, beabsichtigte Google, im Jahr 2020 10 Mrd. US-Dollar für Rechenzentren zu investieren.  https://www.datacenterdynamics.com/en/news/google-recalibrate-data-center-spend-and-cut-hiring-due-covid-19/

Diese 10 Milliarden US-Dollar könnten noch ausgegeben werden. Wie das Wall Street Journal schreibt, "investieren große Tech-Firmen in Rechenzentren, da sie um den über 250 Milliarden US-Dollar schweren Cloud-Computing-Markt konkurrieren." Laut Gartner wird der Cloud-Markt im Jahr 2020 260 Milliarden US-Dollar erreichen. 

Der Anteil der Energieinfrastruktur beim Bau von Rechenzentren wird auf etwa 10-13 % der ursprünglichen Investitionskosten geschätzt. Es ist daher offensichtlich, dass die geplanten Investitionen in die gesicherte Stromversorgung der globalen Cloud-Giganten Google, AWS, Microsoft, Facebook, Apple, Alibaba, Baidu und Tencent im nächsten Jahrzehnt einen beträchtlichen Anteil des USV-Marktes ausmachen werden. 

Eingehende Evaluierung des USV-Marktes 

Aber bestehen bei der Suche nach einer wartungsarmen, leistungsstarken, zuverlässigen und flexiblen USV-Infrastruktur für Großrechenzentren in einigen Organisationen Vorurteile, die ihre Optionen bei der Sondierung des Marktes einschränken?  

Über die Jahre hinweg war es in Rechenzentren üblich, den USV-Markt in zwei Klassifikationen einzuteilen. Bei dieser Betrachtungsweise ist eine USV entweder rotierend oder statisch. Diese Unterscheidung ist nicht mehr zeitgemäß und irreführend.

Elektroingenieure wissen, dass der Energiespeicher einer USV-Anlage entweder mechanisch oder elektrisch an eine rotierende USV angebunden sein kann. Statische USV-Energiespeicher sind immer elektrisch gekoppelt. 

Eine mechanisch gekoppelte USV verwendet eine Antriebswelle zum Laden und Entladen des Energiespeichers. Bei allen elektrisch gekoppelten USV-Anlagen hingegen erfolgt die Übertragung der Energie über einen elektrischen Gleichspannungszwischenkreis. Leistungselektronik steuert den Energiefluss zum Laden und Entladen.

Seltsam erscheint daher, dass es als gültig angesehen wird, Leistungsvergleiche zwischen statischen USV- und rotierenden USV-Anlagen durchzuführen, aber nicht zwischen statischen und den verschiedenen Arten von rotierenden USV-Anlagen, nämlich mechanisch gekoppelten und elektrisch gekoppelten.

Es wäre sinnvoller, Vergleiche in Bezug auf Leistung, Effizienz, Betriebs- und Investitionskosten zwischen elektrisch gekoppelten rotierenden USV (ECR) und statischen USV zu ziehen.

Um es zu verdeutlichen: Es gibt auch im Markt der dieselgestützten rotierenden USV-Systeme (DRUPS) mechanisch gekoppelte und elektrisch gekoppelte Unterscheidungen. In diesem Fall vergleichen wir keine DRUPS-Lösungen jedweder Art.

Entwicklung des USV-Marktes

Bei einem Gesamtstrombedarf von 20 MW und mehr, wie er in Cloud- und Großrechenzentren üblich ist, können batteriegepufferte ECR-USV-Einheiten im Leistungsbereich von 1 MW bis 3,2 MW viele Vorteile gegenüber statischen USV bieten. 

Zu den Vorteilen der ECR-USV gehören ein geringerer Energieverbrauch, niedrigere Betriebskosten, ein kleinerer Platzbedarf und die Tatsache, dass sie praktisch wartungsarm sind.

Für den Betrieb im großen Maßstab bieten einzelne ECR-Einheiten mit einer Leistung von bis zu 3,2 MW eine weitaus effizientere Kapitalrendite in Form von optimierten Kosten pro kW.  

Es stimmt, dass statische USV-Anlagen bei kleineren USV-Systemen niedrigere Kosten pro kW ermöglichen, aber dies trifft mit zunehmender Systemgröße nicht mehr zu. Die Investitionskosteneffizienz von ECR-USV wird sogar noch günstiger, wenn die Nennleistung steigt.

Bei modularen statischen Systemen werden viele USV mit niedrigeren Nennleistungen parallel geschaltet, um eine höhere Gesamtleistung zu erzielen. Eine 25-mal höhere Zuverlässigkeit für ECR-USV im Vergleich zu modularen statischen USV widerlegt jedes Argument, dass geringere Reparaturzeiten für modulare Systeme eine bessere Betriebszeit bedeuten.

Eine ECR-USV mit Batterie bietet im Vergleich zu batteriegepufferten statischen Systemen eine normale Betriebseffizienz von bis zu 98 %  bei 100 % Last und 97 % bei 50 % Last. Im Vergleich dazu arbeiten herkömmliche statische Systeme typischerweise mit 96,3 % bei 50 % und 100 % Last.

Im Multi-Megawatt-Bereich kann dies viele Millionen US-Dollar an Betriebskosteneinsparungen bedeuten. Über einen Zeitraum von zehn Jahren kann ein 48-MW-Rechenzentrum, das mit ECR-USV ausgestattet ist, mehr als 7 Millionen US-Dollar an Stromkosten einsparen (basierend auf Energiekosten von US-Dollar 0,1 pro kWh).

Rechenzentren wachsen in Größe und Anzahl 

Wir sind in eine neue Ära eingetreten, was die Größenordnung von Cloud-Rechenzentren angeht. Die etwa 500 Hyperscale-Rechenzentren, die weltweit in Betrieb sind, werden sich in den nächsten zehn Jahren höchstwahrscheinlich verdoppeln. 

Diese Größenordnung und die Art des Betriebs von Cloud- und Großrechenzentren schaffen einzigartige Anforderungen an eine konditionierte unterbrechungsfreie Stromversorgung und bieten einzigartige Möglichkeiten für die Energieeffizienz. 

Kommerzielle Anlagen werden gebaut, um viele verschiedene Unternehmen zu versorgen, die Strom für mehrere MW Kapazität beziehen - dies schließt auch Hyperscale-Unternehmen ein, die sich in Colocation-Rechenzentren befinden.  

Hyperscale-Unternehmen betreiben auch ihre eigenen Cloud-Rechenzentren, von denen aus sie mehrere MW Strom an Großunternehmen liefern. Da Unternehmen für geschäftskritische Auslastungen über die Cloud skalieren, erwarten sie eine möglichst zuverlässige und stabile Stromversorgung.  

Es gibt eindeutige Gründe hinsichtlich Kosten, Leistung und Zuverlässigkeit, warum der Einsatz der neuesten batteriegepufferten, elektrisch gekoppelten rotierenden USV-Systeme bei Hyperscale- und Großrechenzentrumsbetreibern an Bedeutung gewinnt. Es ist an der Zeit, sich von überholten Definitionen und Vergleichen zu verabschieden.

Die Zeit ist gekommen, den USV-Markt für Cloudanwendungen neu zu evaluieren, indem echte Vergleiche zwischen statischen und elektrisch gekoppelten rotierenden USV-Optionen gezogen werden.

Andrew C. Dyke - B.Eng (Hons). CDipAF. CEng. MIETManaging Director, Piller Group GmbH