Ein Rechenzentrum wird um ein einziges Versprechen herum geplant: Die IT-Last darf niemals ausfallen. Die Netzversorgung kann für Sekundenbruchteile oder für Tage ausfallen, und die Anlage muss beides überbrücken, ohne dass die Server etwas bemerken. Die Ausrüstung, die dieses Versprechen hält, ist eine Kette – UPS, Schaltanlagen, Stromaggregate und alles, was diese Aggregate betriebsbereit hält. Dieser Beitrag betrachtet den Aggregatteil dieser Kette und die Hilfssysteme, die darüber entscheiden, ob ein Notstromaggregat tatsächlich funktioniert, wenn es gebraucht wird.
So funktioniert die Versorgungskette
Fällt die Netzversorgung aus, übernimmt die UPS – mit Batterien oder Schwungrädern – sofort die kritische Last. Ihre Aufgabe ist es, die kurze Zeitspanne zu überbrücken, bis die Stromaggregate gestartet sind, Nenndrehzahl und Nennspannung erreicht haben und auf die Sammelschiene geschaltet wurden. Danach versorgen die Aggregate die Anlage, bis das Netz wieder da und stabil ist; anschließend wird die Last zurückgeschaltet, und die Aggregate kühlen ab und stoppen.
Die UPS-Überbrückung ist bewusst kurz bemessen. Das Aggregatpaket muss daher jedes einzelne Mal zuverlässig starten, große Lastsprünge ohne unzulässige Spannungs- und Frequenzeinbrüche aufnehmen und dann so lange laufen, wie der Ausfall dauert. Jede dieser drei Anforderungen hängt ebenso sehr von den Hilfssystemen ab wie vom Motor selbst.
Leistungsklassen und Redundanz
Stromaggregate werden nach ISO 8528-1 eingestuft, die zwischen Notstrom- (Emergency Standby), Prime- und Dauerbetrieb unterscheidet. Da ein Stromausfall im Rechenzentrum kein vorhersehbares Ende hat, veröffentlichen viele Motorhersteller zusätzlich eine eigene Rechenzentrums-Leistungsklasse (Data Center Rating), die den Betrieb des Aggregats bei definierter Last über eine unbegrenzte Stundenzahl zulässt. Die für ein Projekt gewählte Leistungsklasse bestimmt den Motor, den Generator sowie die Kühl-, Abgas- und Kraftstoffsysteme, die darum herum dimensioniert werden müssen.
Redundanz wird bezogen auf die Last beschrieben: N Aggregate tragen die Last, N+1 fügt ein Reserveaggregat hinzu, 2N verdoppelt das gesamte System. Höhere Redundanzstufen, etwa nach der Tier-Klassifizierung des Uptime Institute, verlangen zudem, dass Wartungsarbeiten durchgeführt werden können, ohne dass die Anlage den Schutz durch die Aggregate verliert – das beeinflusst, wie Kraftstoff-, Kühl- und Steuerungssysteme angeordnet und abgetrennt werden.
Was den Motor umgibt
Ein Stromaggregat allein ist noch keine Notstromversorgung. Um jederzeit bereit zu sein, benötigt es:
- Motorvorwärmung, die die HT- und LT-Kühlkreise auf Starttemperatur hält, damit der Motor schnell startet und Last ohne thermische Belastung aufnimmt.
- Sauberen, verfügbaren Kraftstoff – Grundrahmen- oder Tagestanks in Motornähe, Förderung aus dem Hauptlager und, für Kraftstoff, der jahrelang lagern kann, eine Kraftstoffreinigung, die Wasser und Verunreinigungen entfernt.
- Verbrennungs- und Kühlluft, zugeführt über Luftansaughauben und Schalldämpfer, sowie Warmluft, die abgeführt wird, ohne zurück in die Ansaugung zu zirkulieren.
- Abgassysteme, ausgelegt auf den zulässigen Abgasgegendruck des Motors, mit Schalldämpfern und – wo lokale Genehmigungen es verlangen – SCR zur NOx-Minderung.
- Elektrische Hilfssysteme – MCC-Schaltschränke für Pumpen, Lüfter, Heizungen und Beleuchtung sowie Leistungsschalterfelder, die den Abgangsweg schützen.
- Eine geschützte Einhausung, die all dies zusammenhält – leise und am Standort gut wartbar.
Jeder dieser Punkte ist eine Stelle, an der eine Notstromanlage versagen kann, selbst wenn der Motor einwandfrei ist: Ein kalter Motor, ein verstopfter Kraftstofffilter oder eine überhitzte Containerhalle bringen ein Aggregat genauso sicher zum Stillstand wie ein mechanischer Defekt.
Auslegung für den Standort
Rechenzentren werden zunehmend in der Nähe von Städten und verfügbarer Netzkapazität gebaut, was strengere Grenzwerte für Lärm an der Grundstücksgrenze und für Abgasemissionen mit sich bringt. Gleichzeitig benötigen größere Campusse mehr und größere Stromaggregate auf begrenzter Fläche. Die Hilfssysteme müssen daher für den konkreten Standort ausgelegt werden: die Auslegungs-Umgebungstemperatur, die Aufstellhöhe, den Schallzielwert in einem festgelegten Abstand, die Emissionsgrenzwerte der Genehmigung und die vom Betreiber geforderte Kraftstoffautonomie.
Fazit
Die Notstromversorgung eines Rechenzentrums wird in den wenigen Sekunden nach einem Netzausfall und in den darauffolgenden Stunden beurteilt. Der Weg dorthin besteht darin, das Stromaggregat und seine Hilfssysteme als ein Paket zu behandeln – gemeinsam ausgelegt, gemeinsam geprüft und gemeinsam gewartet. Genau dafür konstruiert AXON Technic Container und Hilfssysteme rund um die Stromaggregate, die unsere Kunden auswählen. Kontaktieren Sie unser Team, um Ihr Projekt zu besprechen.
