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Datacenter-Infrastruktur

Rechenzentren machen sich fit für die Zukunft

16. Oktober 2013, 9:52 Uhr | Bernd Hanstein, Hauptabteilungsleiter Produktmanagement IT bei Rittal / Kerstin Ginsberg, PR-Referentin IT bei Rittal in Herborn

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Gleichstrom bis in die Server hinein

Doch weil die Stromversorgung der Server naturgemäß großen Einfluss auf den Stromverbrauch hat, hören dort die Entwicklungen nicht bei besonders effizienten Netzteilen auf. So gibt es einen in der Branche mittlerweile deutlich wahrnehmbaren Trend dahingehend, die Server über Gleichstrom zu versorgen. Serverhersteller Hewlett-Packard beispielsweise schätzt, dass der Wirkungsgrad bei der zentralisierten Verteilung von Gleichstrom um bis zu zehn Prozent höher liegt als bei Wechselstrom. Hinzu kommt, dass beim Einsatz von Gleichstrom Wechselrichter in den Netzteilen und unterbrechungsfreien Stromversorgungen überflüssig werden. Betrachtet man den Weg des Stroms von der Erzeugung bis zur Buchse auf dem Motherboard des Servers, wird er nämlich recht häufig gewandelt, jeweils mit mehr oder weniger hohen Verlusten. Generatoren im Elektrizitätswerk oder in einer Windturbine produzieren in der Regel Wechselstrom, so wird er auch über die Überlandleitung verschickt. Nach der Transformation in geringere Spannungen läuft er meist in die zentrale unterbrechungsfreie Stromversorgung des RZ, wo aus Wechselstrom Gleichstrom gemacht wird, um die Akkus zu laden und die Schaltungstechnik zu versorgen. Aus der nun unterbrechungsfreien Gleichspannung entsteht eine künstlich erzeugte Wechselspannung, die dann zum Netzteil des Servers weitergeleitet wird. Dort sorgen wieder Gleichrichter dafür, dass am Motherboard 3,3 Volt, 5 Volt und 12 Volt Gleichspannung ankommen.

Bei Hewlett-Packard glaubt man, die Anschaffungskosten um bis zu 15 und den Bedarf an physischer Stellfläche um bis zu 25 Prozent reduzieren zu können, wenn man die Server direkt mit Gleichspannung versorgen würde. HP bietet Netzteile für Gleichstrom an, die in puncto Formfaktor mit den aktuellen Modellen übereinstimmen. Allerdings werden nur neue Servermodelle für die Gleichstromnetzteile zertifiziert, eine Nachrüstung ist also praktisch nicht möglich. Bei anderen Herstellern sieht die Situation ähnlich aus, Gleichspannungsversorgung ist, wenn überhaupt, nur für ganz neue Systeme verfügbar. Ein weiteres Problem stellt die Stromführung dar. Gleichspannung erfordert vergleichsweise hohe Ströme bis hin zu den Verteilersystemen am Server-Schrank. Dem stehen manchmal bauliche Hindernisse wie Platzbedarf und Brandschutzvorschriften entgegen. Trotzdem bleibt die Versorgung mit Gleich- anstelle von Wechselstrom eine reizvolle Variante, die aber auf breiter Ebene erst in späteren Generationen von Rechenzentren zum Tragen kommen wird.

Weg vom 19-Zoll-Format?

Wenn man schon die Netzteile verändert, warum dann nicht gleich die Server selbst? Große Serverhersteller und Anwender wie Facebook experimentieren damit, Server aus dem klassischen 19-Zoll-Format herauszulösen. Ein Weg dahin ist, Motherboards komplett zu kapseln und von einem nicht-leitenden Kühlmittel umfließen zu lassen. CPU, RAM, Netzwerk- und Grafikchips geben ihre Wärme direkt an das Kühlmittel ab, zwei Ventile am Gehäuse sorgen für Zu- und Abfluss der Flüssigkeit. Speziell gestaltete Racks nehmen die Module auf und stellen die elektrischen und hydraulischen Verbindungen sicher. Radikale Konzepte wie dieses benötigen aber standardisierte, homogene Umgebungen mit extrem hoher Skalierung, damit sich die Kosten in einem überschaubaren Zeitrahmen amortisieren. Das Open Compute Projekt setzt ebenfalls am 19-Zoll-Format an. Dabei werden Module mit 21 Zoll Breite verwendet und die größere Fläche genutzt, um die Server thermisch besser zu designen. Das Außenmaß der Schränke bleibt trotzdem identisch mit dem von 19-Zoll-Racks, so dass im Rechenzentrum kein zusätzlicher Platz eingeplant werden muss. Darüber hinaus adressiert das Open Compute Project, das von Facebook initiiert wurde, die Spannungsversorgung mit einem 12,5-Volt-Netzteil und 277 Volt Eingangsspannung sowie einem Eingang für ein 48-Volt-Batterie-Backup.