Wie wird die Stromversorgung von Rechenzentren sichergestellt?

Eine stabile Energieversorgung ist für den Betrieb von Rechenzentren unerlässlich – schließlich sind diese für Online-Dienste aller Art erforderlich.

Rechenzentren sind kritische Systeme, ohne die viele Funktionen unserer hypervernetzten Gesellschaft nicht möglich wären. Diese technischen Einrichtungen dienen als Hosts für Server, Netzwerke, Speicher und verschiedene andere technische und computertechnische Ausrüstungen, um digitale Dienste bereitzustellen. Dazu gehört die Sicherstellung des Internetzugangs, die Konnektivität verschiedener Systeme oder die Speicherung und Bearbeitung von Millionen von Nutzerdaten. Sie benötigen eine zuverlässige Stromversorgung, um reibungslos funktionieren zu können und Datenverluste, Ausfallzeiten und die Verschwendung wirtschaftlicher Ressourcen zu vermeiden. Doch wie wird die Stromversorgung dieser Rechenzentren sichergestellt und welche Elemente sind dafür verantwortlich?

Zunächst ist es wichtig zu wissen, dass Rechenzentren an das lokale Stromnetz angeschlossen sind. Dieses dient als primäre Energiequelle. Im Gegensatz zu vielen anderen Geräten, die an das Stromnetz angebunden sind, unterscheiden sich Rechenzentren jedoch durch ein entscheidendes Detail: Die Verfügbarkeit der Stromversorgung eines Rechenzentrums muss das ganze Jahr über 99,9999 % betragen. Mit anderen Worten: Um den Datenfluss zu jeder Zeit zu gewährleisten, ist die Sicherstellung einer kontinuierlichen Stromversorgung von Rechenzentren die Voraussetzung für die Konzeption dieser Dateninfrastrukturen. Die Qualität des Netzes selbst und seiner Stromversorgungs-, Verteilungs-, Schutz- und Energiespeichersysteme entscheidet daher über die Funktionsfähigkeit dieser Zentren und ihrer Dienste für die Endnutzer. An dieser Stelle kommen zwei grundlegende Bestandteile der Stromversorgung von Rechenzentren ins Spiel: Transformatorstationen und das Mittelspannungsnetz.

Wie funktionieren das Mittelspannungsnetz und seine Elemente in einem Rechenzentrum?

Transformatoren sind technische Lösungen, die elektrische Hochspannungsenergie in Niederspannung umwandeln und so Strom effizient und sicher verteilen. Dieser Prozess findet in öffentlichen, lokalen sowie privaten Netzen, z. B. in Rechenzentren, statt. Folglich spielen Transformatoren eine entscheidende Rolle für die optimale Verfügbarkeit von Strom. In der Regel hat ein Rechenzentrum mindestens einen doppelten Anschlusspunkt an mehr als eine Mittelspannungsleitung, sodass dank der Trafostationen eine kontinuierliche Verbindung zu mindestens einer dieser Leitungen gewährleistet ist.

Die Hauptaufgabe der Transformatorstationen besteht darin, eine elektrische Isolierung zwischen dem Netz mit seinen potenziellen Spannungsschwankungen im Falle eines Ausfalls und dem Rechenzentrum zu gewährleisten. Dies garantiert eine sichere Verbindung und schützt die gesamte Anlage vor möglichen Ausfällen im Hauptnetz. Hier kommen die Mittelspannungszellen in den Trafostationen ins Spiel. Diese großen Schalter unterbrechen und öffnen die elektrische Verbindung in Millisekunden, dank Komponenten wie Stromsensoren oder selbstversorgten Einheiten zum Schutz vor Überströmen.

Darüber hinaus ist die Rolle des Mittelspannungsnetzes entscheidend für die Gewährleistung des Betriebs. Daher muss seine Konfiguration verschiedene Faktoren und Möglichkeiten im täglichen Betrieb von Rechenzentren berücksichtigen, z. B. interne System- oder Netzausfälle. Aus diesem Grund müssen Rechenzentren mit einer robusten Architektur von Notfalllösungen konzipiert werden.

Insgesamt muss das Mittelspannungsnetz des Zentrums technologische Lösungen mit einem hohen Digitalisierungs-, Automatisierungs- und Überwachungsgrad umfassen. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einem Stromausfall diese verschiedenen Systeme in Betrieb genommen werden, um den Betrieb weiterhin zu gewährleisten. Auf diese Weise arbeiten alle Schutz- und Automatisierungskomponenten des Stromnetzes zusammen, um den Betrieb von Rechenzentren zu gewährleisten. Eine Rettungsleine für die Daten.

Eine typische Rechenzentrumsarchitektur besteht aus den folgenden Hauptbestandteilen:

• IT-Ausrüstung: Sie ist das „Gehirn“ des Rechenzentrums und in erster Linie für die Verarbeitung der Computerdaten verantwortlich, die in diesen Zentren gehostet und verteilt werden. Dazu gehören Server, Netzwerkinfrastruktur, Router, Application Delivery Controllers und Datenspeicher.
• Kühlelemente: Alle Computerausrüstungen erzeugen in ihrer Umgebung erhebliche Wärme, sodass Kühlsysteme erforderlich sind, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten und eine mögliche Überhitzung und deren Folgen zu verhindern.
• Elektrische Versorgung: Umfasst alle Elemente, welche die elektrische Versorgung von Rechenzentren und deren Energieverfügbarkeit sicherstellen. Die elektrische Versorgung lässt sich in drei relevante Untergruppen unterteilen:
  • Anschluss an das Stromnetz: Dazu gehören Elemente wie das Stromnetz selbst und seine Konfiguration, Mittelspannungszellen, Trafostationen usw.
  • Energiespeichersysteme: Diese stellen die elektrische Verbindung im Falle eines totalen Stromausfalls sicher und bieten eine Lebensader für kritische Systeme wie Kühlung, Brandbekämpfung und Abschaltung, physische und virtuelle Sicherheitsmaßnahmen usw.
  • Diesel-Generatoren: Diese bieten bei einem Stromausfall eine alternative Stromversorgung.

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