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USV-Serie, Teil 3: Basics & More

Parallele USV-Systeme effizient betreiben

27. Juli 2015, 10:24 Uhr | Eaton

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

„fife nines" mit Modularität

An dieser Stelle muss nun beachtet werden, dass sich bei der Konzeption von USV-Lösungen für Rechenzentren eine andere Hochverfügbarkeits-Schwelle durchgesetzt hat: Spricht das Uptime Institute schon bei 99,99 Prozent von Hochverfügbarkeit, gilt bei USVs heute allgemein die Schwelle der „fife nines“ als maßgeblich: Systeme, die als hochverfügbar gelten wollen, müssen also eine Verfügbarkeit von mindestens 99,999 Prozent aufweisen, was einer jährlichen Ausfallzeit von maximal 5,3 Minuten gleichkommt. Hierfür reicht eine 2N-Redundanz definitiv nicht aus. Doch selbst bei 2(N+1)-Redundanzen stellt sich die Frage, ob sie wirklich durchgängig Hochverfügbarkeit bieten – je nach Berechnungsgrundlage kann die Antwort unterschiedlich ausfallen.

Ein möglicher Ausweg könnte theoretisch darin bestehen, das Redundanzkonzept weiter auszubauen und zum Beispiel eine 2(N+3)-Redundanz zu realisieren. An jedem der beiden Strompfade würden dann vier parallele USVs anliegen. In der Praxis wäre solch eine Lösung aber so unwirtschaftlich, dass sie als unrealistisch verworfen werden muss. Der Grund: Je höher die Redundanz, desto geringer die Auslastung der USV-Anlagen. Deren optimaler Betriebspunkt liegt gewöhnlich bei einer Auslastung von etwa 80 Prozent und darüber. Bei einer redundanten Infrastruktur werden USVs meist jedoch nur mit einer durchschnittlichen Auslastungen von 25 Prozent und weniger betrieben. Dadurch ergeben sich immense Verlustleistungen, die komplett in Wärme umgewandelt werden, so dass zu den Energiekosten für die USV-Anlage noch hohe Kosten für die Klimatisierung hinzukommen.

Mit jeder USV, die zusätzlich parallel betrieben wird, steigt dieser Kostenfaktor weiter an. Erforderlich ist deshalb eine energieeffiziente Lösung, die den Rahmen des 2(N+1)-Konzepts nicht überschreitet und zugleich zu den geringstmöglichen Kosten Hochverfügbarkeit realisiert. Doch wie kann solch eine Lösung aussehen?

Im RZ-Bereich wird heute überwiegend eine Modularisierung des USV-Systems realisiert – ein Lösungsansatz, der hohe Sicherheit mit geringem Energieverbrauch verbindet, und das auch im Niederlastbereich. Unter einer modularen USV versteht man dabei ein USV-Parallelsystem, das die erforderliche Kapazität plus Redundanz über einen Zusammenschluss mehrerer Einzelgeräte bereitstellt. Statt Parallelbetrieb zweier 50-kW-USVs werden dann beispielsweise vier 25-kW-USVs kombiniert.

Dieser Ansatz reduziert zum einen den MTTR-Wert: Wartungs- oder Reparaturarbeiten an einzelnen Modulen lassen sich bei laufendem Betrieb durchführen, da die übrigen Module die Versorgung noch immer sicherstellen. Stundenlange Ausfallzeiten, wie sie bei der Wartung monolithischer USV-Systemen vorkommen, gehören damit der Vergangenheit an, und die Verfügbarkeit steigt deutlich. Zum anderen zeichnen sich Modulsysteme durch Skalierbarkeit aus, so dass RZ-Betreiber nach dem „pay as you grow“-Prinzip verfahren können: Die USV-Leistung wird Schritt für Schritt an die steigende Rechenleistung angepasst. Dieses bedarfsgerechte USV-Wachstum beugt Überdimensionierungen vor und verbessert so die Energie- und Kosteneffizienz eines Rechenzentrums.