RZ-Aufbau: Die vier wichtigsten Komponenten moderner Rechenzentren

Rechenzentren sind das Rückgrat der Digitalen Transformation. Um Innovationsfähigkeit zu fördern, braucht es eine zeitgemäße RZ-Infrastruktur, die sich in allen Bereichen spiegelt – von der Stromversorgung über die Racks bis hin zur Rechenzentrumsverkabelung. Vor allem das Thema Nachhaltigkeit steht für viele Betreiber wieder im Vordergrund.

Innerhalb der letzten Dekade hat sich mit fortschreitender Digitalisierung der Bedarf an Rechenleistung verzehnfacht – zugleich ist der Energiebedarf pro Gigabit in Rechenzentren heute zwölf Mal niedriger als vor zehn Jahren. Eine Studie des Borderstep Instituts und des eco-Verbands kommt zudem zum Ergebnis, dass bis 2030 mit einer Absenkung der CO2-Emissionen von Rechenzentren um 30 Prozent zu rechnen ist. Grundlage für diese Entwicklung sind Virtualisierung, bessere Klima- und Abwärmekonzepte sowie energiesparsamere Technologien. Damit Data Center heute und künftig optimal aufgestellt sind, müssen in praktisch allen Kernbereichen moderne Ansätze einbezogen werden.

Doch es gibt weiteres Optimierungspotenzial: Die USV-Anlage kommt nur höchst selten zum Einsatz, gleichzeitig ist der Aufwand, die Batterien vorzuhalten, sehr hoch. Mittels Modernisierung, Batterie-Monitoring und gegebenenfalls einer Erweiterung kann die USV auch als Stromspeicher genutzt werden. Dazu wird bei Ungleichgewichten Strom aus dem öffentlichen Netz gespeichert und zu einem anderen Zeitpunkt wieder zurückgespeist oder im eigenen Unternehmen genutzt: Die ursprüngliche Backup-Funktion bleibt dabei natürlich erhalten.

Ohne unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) ist kein Rechenzentrum denkbar. Sollte die Hauptstromversorgung ausfallen, greifen übergangsweise die Batterien der USV-Anlage bis Dieselgeneratoren übernehmen. Neue, intelligente Konzepte rund um Batterien und Batterieraum verändern derzeit traditionelle Systeme: So werden moderne, wartungsfreie Batterien im klimatisiert ausgelegten Batterieraum durch intelligente Ladeelektronik kontinuierlich trainiert. Sie können bei einem kompletten Ausfall der externen Stromversorgung rund zehn Minuten das Rechenzentrum im Volllast-Betrieb versorgen. In dieser Zeit werden die Dieselgeneratoren hochgefahren, die dann auch für längere Zeiträume die Stromversorgung gewährleisten.

Energiesparen mit Gleichstrom

Eine interessante Strategie innerhalb diesen Bereichs in Bezug auf den Nachhaltigkeitsgedanken verfolgen insbesondere Hyperscaler. Hier wird durch USV-Anlage der von außen kommende Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt, um die Batterien für die Notstromversorgung aufzuladen. Der positive Effekt ist, dass durch den Einsatz von Gleichstrom die Wärmeabgabe und der Energieverbrauch deutlich verringert wird. Traditionell wird der Gleichstrom im Problemfall wieder in Wechselstrom für die Versorgung der IT-Hardware umgewandelt. Neue Konzepte basieren jedoch darauf, nur Gleichstrom im Rechenzentrum zu verwenden und auf die Umwandlung zu verzichten, die ein hohes Maß an Energie erfordert. Das Open Compute Project (OCP) und die Initiative Open19 wollen mit offenen Spezifikationen und der Energieversorgung der Racks mit Gleichstrom dazu beitragen, Ineffizienzen im Data Center zu beseitigen.

Im Rechenzentrum gelten höchste Security-Standards, das gilt nicht nur für die Abwehr von Cyberangriffen, sondern auch bei baulicher Sicherheit, bei der Zutritts- und Zugriffskontrolle sowie redundant ausgelegten Systemen. Ein ausgefeilter Brandschutz spielt eine entscheidende Rolle, denn an kaum einem Ort findet sich Energie derart konzentriert wie in einem Rechenzentrum. Ein dichtes Netz aus Brandmeldern und ein Brandfrüherkennungs-System sind deshalb ebenso wichtig wie eine Löschanlage. Dabei wird die Luft im Rechenzentrum ständig angesaugt und die Partikel-Konzentration mittels Laserlicht gemessen. Im Fall eines Feuers zum Beispiel durch einen Kurzschluss wird in der Regel automatisch ein Alarm bei der Feuerwehr ausgelöst. Die Löschanlage flutet das Rechenzentrum im Brandfall mit ungiftigem Stickstoff, der die Flammen erstickt. Dabei kann der Gesamtbetrieb dennoch aufrechterhalten werden.

Nachhaltige Klimatisierung und Abwärme-Nutzung

Auch die Klimatisierung ist von entscheidender Bedeutung, denn die Hardware gibt die benötigte Energie fast zu 100 Prozent wieder als Wärme ab. Zugleich könnte ein zu starker Temperaturanstieg die empfindliche Hardware schädigen. Einhausungen für Warm- und Kaltgänge haben sich mittlerweile als Standard durchgesetzt. Mit neuen Konzepten wie der Abwärme-Nutzung wird versucht, die durch die RZ-Hardware erzeugte Wärme zum Beispiel zur Heizung von anderen Gebäudeteilen zu verwenden.

Die passiven Netzwerk-Komponenten wie Kabel und Stecker, die alle Systeme redundant untereinander und mit dem Internet verbinden, sollten sowohl für Kupfer- als auch für Glasfaserverkabelung genutzt werden können. Für den Erfolg einer Rechenzentrumskonzeption und den störungsfreien Betrieb sorgt eine ausfallsichere und strukturierte Verkabelung, die aktuellen Standards folgt. Die Technologie im RZ ist weiter im Wandel: Deshalb muss eine Verkabelung alle heutigen und zukünftigen Kommunikationssysteme unterstützen und sich nicht nur dem Übertragungsprotokoll, sondern auch den Endgeräten gegenüber neutral verhalten: Ansonsten besteht die Gefahr, dass künftige Änderungen der Rechenzentrums-Infrastruktur erhebliche Kosten mit sich bringen.

Dabei sollte die LWL-Verkabelung nach nach individuellen Anforderungen über die Art der Daten-Übertragung, die Länge von Übertragungsdistanzen, Faser- und Steckertypen entschieden werden. Gerade große Data Center sind mit einer zunehmenden „Need for Speed“ konfrontiert. Neue Verkabelungssysteme wie PreCONNECT^® SEDECIM ermöglichen die neue Übertragungsgeschwindigkeit 400GBASE-SR8, mit der in Summe Distanzen bis zu 100 Metern mit 400 Gbit/s überbrückt werden können.

Bei besonders hohen Anforderungen an Ausfallsicherheit gilt es gegebenenfalls, bei Steckern auf höchste Qualität zu achten: Dazu gehört eine spezielle Oberflächenbehandlung, die dafür sorgt, dass Stecker schmutzabweisend und selbstreinigend sind, um Verbindungsprobleme auszuschließen.

Für weiterführende Informationen nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf.