Öko-Trend

Grünes Energiemanagement

Vor wenigen Monaten hat Audi sein neues Corporate Data Center bezogen. Der Ingolstädter Autobauer setzt mit seinem neuen Rechenzentrum auf "Green IT" - mit dem Ziel, die Energieeffizienz um mindestens ein Drittel zu steigern. Beim Energiemanagement setzt Audi auf eine Lösung von Saia Burgess Controls.

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Fast alles an dem Vorzeigeprojekt ist ambitioniert und faszinierend. Das Rechenzentrum soll Computernutzer weltweit vernetzen und wird in der Vollausbaustufe Platz für 6 000 IT-Komponenten bieten. Der elektrische Anschlusswert des Rechenzentrums beträgt schon in der ersten Ausbaustufe 3,1 Megawatt und wird in der zweiten Ausbaustufe beachtliche 5,6 Megawatt betragen. Diese Leistungen gut in den Griff zu bekommen, war eine der Planungsvorgaben für die Einführung eines dreistufigen Energiemanagements.

Verlässliche Messwerte

Die erste Stufe ist die wichtigste, hier geht es nämlich um die Erfassung der Verbrauchsdaten aller Server. Um das Rechenzentrum mit niedrigem Verbrauch "fahren" zu können, sah man es als notwendig an, den Stromverbrauch jedes einzelnen Racks getrennt zu ermitteln. Das bedeutet aber 1 700 Messstellen in der ersten und 2 688 Messstellen in der zweiten Ausbaustufe.

Das Planungsteam von Audi suchte zunächst Energiezähler, die preiswert und kompakt sind. Bei ihren Recherchen stießen sie auf das S-Monitoring System des Schweizer Herstellers Saia Burgess Controls, kurz SBC. S-Monitoring ist eine betriebsfähige Energiemanagement-Lösung und bietet eine breite Auswahl an busfähigen Stromzählern.

Zum Einsatz bei Audi kamen die 3-Phasen-Energiezähler ALE3. Mit einer Breite von nur 72 Millimetern konnten die geforderten vier Stück pro Stromabgangskasten realisiert werden. Energie, Wirkleistung, Blindleistung, Spannung und Strom können pro Phase oder gesamt über die RS485-Bus-Schnittstelle abgerufen werden. Die Anbindung zur

zentralen SQL-Datenbank erfolgt per SNMP (Simple Network Management Protocol). Mit der Genauigkeitsklasse 1 gemäß IEC62053-21 übertrifft das Gerät die Forderungen an eine interne Verbrauchsmessung bei Weitem.

PUE ist der Maßstab

In der zweiten Stufe des Energiemanagements werden die gewonnen Messergebnisse konsolidiert und visualisiert. Die erfassten Daten liefern den Input für den Carbon Footprint beziehungsweise die CO2-Bilanz. Eine wichtige Größe ist die "Power Usage Effectiveness", kurz PUE. Der Messwert ist der Quotient aus dem gesamten Energieverbrauch des Rechenzentrums und dem Verbrauch des eigentlichen IT-Equipments. Eingeführt wurde diese Formel von dem Industriekonsortium The Green Grid. Das New Yorker Uptime Institute hat für "normale" Rechenzentren einen durchschnittlichen PUE von 2,5 ermittelt. Was nichts anderes bedeutet, als dass von 2,5 Watt Leistung nur ein Watt bei der IT ankommt.

Der PUE hat für die Betreiber des Rechenzentrums eine ähnliche Bedeutung wie die Beschleunigung für einen Rennfahrer. PUE ist die zentrale Schlüsselgröße, um die Energieeffizienz der Anlage auf einen Blick zu erfassen und um Trendanalysen und interne Benchmarks anstellen zu können. Will man das Rechenzentrum gemäß "Green IT" realisieren, muss man wissen, dass ein PUE von 1,6 allenfalls Durchschnitt ist.

Zur Spitzengruppe gehört man erst mit Werten unter 1,4. Das Planungsteam bei Audi hatte sich auch diese Herausforderung ins Lastenheft geschrieben.

Nahtlose Integration mit Steuerungsstandards

Im Vollausbau wird das Rechenzentrum aus vier Modulen bestehen, von denen jedes sechs Zellen umfasst. Zwölf dieser Zellen bilden die derzeit installierte Konfiguration. Jede Zelle wird von einem Netzknoten messtechnisch versorgt. Für die Weiterverarbeitung der Messdaten in jeder Zelle wurden PCD2-Steuerungen von Saia Burgess Controls ausgewählt.

PCD ist eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die nach industriellen Standards entwickelt und gefertigt wird und unter anderem über integrierte Web+IT-Funktionen verfügt. Die Kommunikationsschnittstellen und Ein-/Ausgänge sind modular erweiterbar.

Die Steuerungen erfassen die Daten aller 112 Energiezähler und über zusätzliche Schnittstellen die Messdaten von Feuchte- und Temperatursensoren. Hier erfolgt die weitere Verarbeitung und die Langzeitarchivierung der Energiedaten. Die Applikationen konnten aus Software-Modulen der umfangreichen Saia PG5 Funktions-Bibliothek realisiert werden. Die Controller liefern etwa 30 000 Messergebnisse. Die Inbetriebnahme

und Wartung der einzelnen Zellen erfolgt mittels iPad oder PC-Browser. Eine weitere Steuerung vom Typ PCD1 stellt über eine Modbus-Schnittstelle die Verbindung zu der Gebäudeleittechnik her. Die Gesamtenergie-Verbrauchsdaten werden via CGI-Schnittstelle ausgelesen.

Grenzenloser Zugriff auf die Daten

Auf die gleichen Werte hat auch der S-Energy Manager Zugriff. Eine integrierte Applikation sorgt für die sofortige Auswertung auch auf Management- und Technikebene. So sind die Messwerte on Demand und remote für jeden Nutzer beispielsweise über eine App oder aber auch über ein 15-Zoll-Web-Panel vor Ort in Echtzeit möglich. Die Webseiten werden in den PCD-Steuerungen vorgehalten. Es werden daher keine herstellerspezifischen Tools benötigt.

Audi schätzt die vielseitigen Möglichkeiten, die Anlage beobachten zu können. Da ist zunächst die Ferndiagnose per Inter-/Intranet - sie erlaubt die Parametrierung, Auswertung und Überwachung komplett per Weboberfläche. Die Sichtbarkeit einzelner Verbrauchswerte per Online-Darstellung schärft das Kostenbewusstsein der RZ-Nutzer. Der SNMP-Agent wird gleichzeitig auch für das Alarm-Management genutzt. Alarme werden damit in das vorhandene Data-Center-Alarm-Managementsystem von Audi übertragen. Ein zusätzliches separates Alarm-Managementsystem konnte somit eingespart werden.

Eine wesentliche Erleichterung bei der Realisierung des Projekts war die integrierte Powermanagement-Applikations-Software (S-Monitoring-Applikation). Dank der vorhandenen SNMP Schnittstelle und einer offenen SQL-Datenbanklösung wurden hohe Software-Folgekosten vermieden.

Zukunftssicher und flexibel

Mit dieser Konfiguration hat Audi eine der fortschrittlichsten und effektivsten Lösungen auf dem Markt. Die Stromabgangskästen (Power Boxes) sind mit busfähigen Drehstromzählern neuester Generation bestückt. Sie stehen für die kompakteste Lösung auf dem Markt und bieten maximale Flexibilität im RZ-Einsatz - von Low-End-Servern bis High-Performance-Computing-Systemen. Die visualisierte Auslastungsdarstellung aller Phasen ist eine Voraussetzung für eine optimierte Nutzung der Powerinfrastruktur.

Das modulare Hardware-Konzept kann synchron zum Lebenszyklus des gesamten Rechenzentrums ohne großen technischen Aufwand erweitert werden und ist die Ausgangsbasis für weitere Schritte im Bereich Energie-Analyse und -Management. Die Installation und Inbetriebnahme der Zähler, beispielsweise bei Erweiterungen, ist einfach.

Die S-Energy-Komponenten ermöglichen Plug & Play im besten Sinn. Das minimiert die Installations- und Inbetriebnahmekosten, kein Expertenwissen ist bei der Installation notwendig. Die Verkabelung ist auf den Einsatz im Rechenzentrum optimiert. Die Hardware-Architektur ist somit zukunftssicher und bietet die Erweiterungsmöglichkeit für alle zukünftigen Standards und herstellerunabhängige Bussysteme.

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