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Critical Power Module
praxisorientierte Datacenter-Stromversorgung
die ohne Batterien auskommt
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…und das 24/365
Eine unterbrechungsfreie,
sichere Stromversorgung ist essenziell
für jede IT - Infrastruktur
Max. 20ms
Abb.
Bereiche
der
ITIC
(CBEMA)-Kurve
von
www.janitza.com
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AGENDA
(1) Aktuelle RZ-Versorgung im mittleren Leistungsbereich
- Batteriespeicher und ihre Eigenschaften
(2) Alternative Versorgung im Großrechenzentrum
(3) „Game Changer“ Critical Power Module
- erste technische Details des neuen Konzepts
und deren Auswirkungen auf das RZ-Design
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USV Versorgung im Rechenzentrum
WARTUNG
Statisches USV System - PILLER Apostar Premium
200 kVA mit wartungsarmer Bleibatterie für ca. 20 Min.
- Diesel-Backup
- Einzelanlage
- Wartung?
- Störungen?
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Eine Einzelanlage reicht daher meist nicht aus!
Redundante Systeme
versorgen das RZ von 2 Seiten (AB)
Leistungsanpassung
Mehrere Module erzeugen
gemeinsam die nötige Leistung
Komplexe USV-Systeme entstehen…
USV Versorgung im Rechenzentrum
6
USV
B2
Hand-Service-
Bypass
Ungesichertes Netz B
Ungesicherte
Verbraucher
USV
Bn
USV
B+1
Trenner
USV-Verteilung
B
USV-Sammelschiene B
USV
B1
USV
A2
Hand-Service-
Bypass
Ungesichertes Netz A
Ungesicherte
Verbraucher
USV
An
USV
A+1
Trenner
USV-Verteilung
A
USV-Sammelschiene A
USV
A1
Aktueller Versorgungsstandard im Rechenzentrum
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Aktueller Versorgungsstandard im Rechenzentrum
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Aktueller Versorgungsstandard im Rechenzentrum
30% der versorgten IT-Fläche
BATTERIE USV
Diesel-Backup
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Vorschriftenlage und Sicherheitsanforderungen
ÖVE EN 50272-2 Sicherheitsanforderungen an
Batterien und Batterieanlagen
Teil 2: stationäre Batterien
„…Schutz vor Gefahren
die durch
- Elektrolyt
- elektrischen Strom
- austretende Gase
hervorgerufen werden…“
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Vorschriftenlage und Sicherheitsanforderungen
ÖVE EN 50272-2 Seite 22 – Spezielle Anforderungen an besondere Räume für Batterien
• Anti-Panik-Tür
• Lüftung ins Freie
• Boden säurefest,
leitfähig & isoliert
• Elektrostatisch
leitfähige Schuhe
Verhinderung zu hoher Konzentrationen des bei der Ladung
entstehenden Wasserstoffes und Vermeidung von Zündquellen
11
Grund für diese Sicherheitsvorschriften:
Verhinderung einer Knallgasexplosion
12
Erhöhung der Betriebssicherheit von Batterieanlagen:
 Redundante Lüftungsanlage:
Luftmenge für Normalladung + Starkladung getrennt fördern
(…erhöht leider die Kosten für Kühlung/Heizung des Batterieraumes auf 20°C)
 Überwachung der Funktion und der Temperatur
 Reduzierung der Gaskonzentration
mit Rekombinationsstopfen AquaGen ®
(„Gasdichte“ Batterien sind keine Lösung…)
 Messung und Überwachung der H2-Gaskonzentration über die Gebäudeleittechnik
13
Erhöhung der Betriebssicherheit von Batterieanlagen:
„Die Katastrophe“ wird durch entsprechende Massnahmen verhindert.
Das Problem der Betriebssicherheit beginnt
aber bereits bei der Dimensionierung:
 < 5 Min. sehr unsicher
 Zur Sicherheit 2 Stk. 5 Min. Batterien
 Kostspielige Wartung
 Thermografie
 usw.
Studie des Ponemon Institute aus 2013:
Data Center Outages –
„Top root causes of unplanned outages experienced during 2 years“
14
Unsere größte Batterieinstallation in Wien aus dem Jahr 2003
… hat ein Gesamtgewicht von 350.000kg
Bahnbrechende Batterie-Technologien werden seit Jahrzehnten
angekündigt … sind aber noch immer nicht verfügbar
Unsere Top-Referenz aus 2013 haben wir ebenfalls mit
ca. 6 MW USV-Leistung ausgerüstet
… Systembedingt sind für die IT-Versorgung hier aber
keine Batterien erforderlich!
Wie gehen Großrechenzentren damit um?
15
Großrechenzentren kommen heute ohne Batterieanlagen aus.
Die IT funktioniert auf Grund der hohen Leistungsdichte
nicht ohne die Netzersatzversorgung aus einem Dieselaggregat.
Innerhalb von 15s muss die Kälteversorgung sichergestellt werden.
Die IT-Verbraucher werden für die Startzeit des Dieselmotors
aus dem kinetischen Speicher unterbrechungsfrei weiter versorgt.
Alternativen zu einer Batterieanlage:
Diesel-USV-Systeme
16
Piller Germany & Christof Electrics
PILLER Power Systems
Als weltweit einziges Unternehmen, das
sowohl rotierende als auch statische
Anlagen fertigt, ist Piller inzwischen
die weltweite Nummer 1*
im Bereich großer USV-Leistungen.
*Quelle: IHS / UPS-World-4Q2014
Christof Electrics
bietet als österreichisches Unternehmen
Komplettlösungen im Bereich Elektrotechnik
an. Bereits seit 15 Jahren besteht eine
Kooperation mit Piller für Vertrieb und
Service der kompletten Produktpalette.
Wir betreuen inzwischen Kunden mit
> 200 Anlagen und > 60MVA USV-Leistung.
17
Kooperation mit Piller seit bereits 15 Jahren
2 MVA USV-Schaltanlage mit
POWERBRIDGE 21 MWs
18
Piller Stammkunde in den USA
10 Rechenzentren der 20 MW Klasse
in den letzten 7 Jahren
Piller USV-Leistung gesamt 267 MVA
aus 160 Schwungmassenspeicher
pro Rechenzentrum
16x Batterielose USV
mit je 1.670 kVA
und 16,5 MWs Speicher
„Typische“ Dimensionierungsansätze
für internationale Großrechenzentren:
19
Hohe Grundkosten für rotierende USV-Systeme machen eine
Verwendung von dynamischen USV mit Schwungmassenspeicher
für Leistungen < 500kW bzw. < 1.000kW für Diesel-USV-Systeme
daher eher unwirtschaftlich.
Was wünscht sich der Markt
für den mittleren Leistungsbereich?
- Sinnvolle modulare Erweiterung
- Sichere Versorgung (True-ONLINE)
- Sichere Überbrückung > 15s
- Höchste Wirkungsgrade
- Geringe Wartungskosten
- Geringer Platzbedarf TCO
Anforderungen für Rechenzentren
im mittleren Leistungsbereich
20
Das weltweit erste ONLINE Power Modul
mit integriertem high-capacity Energiespeicher
PILLER entwickelt das „Critical Power Module“
21
Nennleistung pro Modul:
300 kW,
einfach erweiterbar
durch Parallelschaltung
Speicherdimensionierung:
20 Sekunden
aus einer 6,6 MJ Schwungmasse
Platzbedarf (BxTxH): 2,5m x 1m x 1,9m
Gewicht: < 4.000 kg
Für den Betreiber interessant: Fernüberwachung als APP-Dienst
Features of the Concept
22
Optimierte Kühlung
der Hauptkomponenten
(interne Flüssigkeitskühlung)
Dreipunkt-IGBT Umrichter in
double-conversion topology
Anpassbare Betriebszustände
 manuell je nach Anforderung oder
 automatisch je nach Netzqualität
ermöglichen den optimalen Wirkungsgrad
angepasst an Ihre spezielle Applikation!
Erste technische Details zum CPM 300
23
Ihr kompletter Aufwand für die Batterieanlagen entfällt!
Verkabelung, Raumausstattung, Lüftung, Klima, Kontrolle,
Wartung, Belastungstest, Erneuerung nach 10 Jahren, usw.
Deutlich reduzierter Aufwand in der Betriebsführung
24
Sie werden überrascht sein, wie einfach eine CPM-Versorgung ist!
 Direkt im RZ aufstellbar
Bis zu 50°
Umgebungstemperatur
 Minimaler Wartungsaufwand
1x pro Jahr
 Haupt-Wartung
erst nach 10 Jahren
inkl. Erneuerung der Lager
PILLER Critical Power Module CPM300
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DANKE für Ihre Aufmerksamkeit!

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  • 1. 1 Critical Power Module praxisorientierte Datacenter-Stromversorgung die ohne Batterien auskommt
  • 2. 2 …und das 24/365 Eine unterbrechungsfreie, sichere Stromversorgung ist essenziell für jede IT - Infrastruktur Max. 20ms Abb. Bereiche der ITIC (CBEMA)-Kurve von www.janitza.com
  • 3. 3 AGENDA (1) Aktuelle RZ-Versorgung im mittleren Leistungsbereich - Batteriespeicher und ihre Eigenschaften (2) Alternative Versorgung im Großrechenzentrum (3) „Game Changer“ Critical Power Module - erste technische Details des neuen Konzepts und deren Auswirkungen auf das RZ-Design
  • 4. 4 USV Versorgung im Rechenzentrum WARTUNG Statisches USV System - PILLER Apostar Premium 200 kVA mit wartungsarmer Bleibatterie für ca. 20 Min. - Diesel-Backup - Einzelanlage - Wartung? - Störungen?
  • 5. 5 Eine Einzelanlage reicht daher meist nicht aus! Redundante Systeme versorgen das RZ von 2 Seiten (AB) Leistungsanpassung Mehrere Module erzeugen gemeinsam die nötige Leistung Komplexe USV-Systeme entstehen… USV Versorgung im Rechenzentrum
  • 6. 6 USV B2 Hand-Service- Bypass Ungesichertes Netz B Ungesicherte Verbraucher USV Bn USV B+1 Trenner USV-Verteilung B USV-Sammelschiene B USV B1 USV A2 Hand-Service- Bypass Ungesichertes Netz A Ungesicherte Verbraucher USV An USV A+1 Trenner USV-Verteilung A USV-Sammelschiene A USV A1 Aktueller Versorgungsstandard im Rechenzentrum
  • 8. 8 Aktueller Versorgungsstandard im Rechenzentrum 30% der versorgten IT-Fläche BATTERIE USV Diesel-Backup
  • 9. 9 Vorschriftenlage und Sicherheitsanforderungen ÖVE EN 50272-2 Sicherheitsanforderungen an Batterien und Batterieanlagen Teil 2: stationäre Batterien „…Schutz vor Gefahren die durch - Elektrolyt - elektrischen Strom - austretende Gase hervorgerufen werden…“
  • 10. 10 Vorschriftenlage und Sicherheitsanforderungen ÖVE EN 50272-2 Seite 22 – Spezielle Anforderungen an besondere Räume für Batterien • Anti-Panik-Tür • Lüftung ins Freie • Boden säurefest, leitfähig & isoliert • Elektrostatisch leitfähige Schuhe Verhinderung zu hoher Konzentrationen des bei der Ladung entstehenden Wasserstoffes und Vermeidung von Zündquellen
  • 11. 11 Grund für diese Sicherheitsvorschriften: Verhinderung einer Knallgasexplosion
  • 12. 12 Erhöhung der Betriebssicherheit von Batterieanlagen:  Redundante Lüftungsanlage: Luftmenge für Normalladung + Starkladung getrennt fördern (…erhöht leider die Kosten für Kühlung/Heizung des Batterieraumes auf 20°C)  Überwachung der Funktion und der Temperatur  Reduzierung der Gaskonzentration mit Rekombinationsstopfen AquaGen ® („Gasdichte“ Batterien sind keine Lösung…)  Messung und Überwachung der H2-Gaskonzentration über die Gebäudeleittechnik
  • 13. 13 Erhöhung der Betriebssicherheit von Batterieanlagen: „Die Katastrophe“ wird durch entsprechende Massnahmen verhindert. Das Problem der Betriebssicherheit beginnt aber bereits bei der Dimensionierung:  < 5 Min. sehr unsicher  Zur Sicherheit 2 Stk. 5 Min. Batterien  Kostspielige Wartung  Thermografie  usw. Studie des Ponemon Institute aus 2013: Data Center Outages – „Top root causes of unplanned outages experienced during 2 years“
  • 14. 14 Unsere größte Batterieinstallation in Wien aus dem Jahr 2003 … hat ein Gesamtgewicht von 350.000kg Bahnbrechende Batterie-Technologien werden seit Jahrzehnten angekündigt … sind aber noch immer nicht verfügbar Unsere Top-Referenz aus 2013 haben wir ebenfalls mit ca. 6 MW USV-Leistung ausgerüstet … Systembedingt sind für die IT-Versorgung hier aber keine Batterien erforderlich! Wie gehen Großrechenzentren damit um?
  • 15. 15 Großrechenzentren kommen heute ohne Batterieanlagen aus. Die IT funktioniert auf Grund der hohen Leistungsdichte nicht ohne die Netzersatzversorgung aus einem Dieselaggregat. Innerhalb von 15s muss die Kälteversorgung sichergestellt werden. Die IT-Verbraucher werden für die Startzeit des Dieselmotors aus dem kinetischen Speicher unterbrechungsfrei weiter versorgt. Alternativen zu einer Batterieanlage: Diesel-USV-Systeme
  • 16. 16 Piller Germany & Christof Electrics PILLER Power Systems Als weltweit einziges Unternehmen, das sowohl rotierende als auch statische Anlagen fertigt, ist Piller inzwischen die weltweite Nummer 1* im Bereich großer USV-Leistungen. *Quelle: IHS / UPS-World-4Q2014 Christof Electrics bietet als österreichisches Unternehmen Komplettlösungen im Bereich Elektrotechnik an. Bereits seit 15 Jahren besteht eine Kooperation mit Piller für Vertrieb und Service der kompletten Produktpalette. Wir betreuen inzwischen Kunden mit > 200 Anlagen und > 60MVA USV-Leistung.
  • 17. 17 Kooperation mit Piller seit bereits 15 Jahren 2 MVA USV-Schaltanlage mit POWERBRIDGE 21 MWs
  • 18. 18 Piller Stammkunde in den USA 10 Rechenzentren der 20 MW Klasse in den letzten 7 Jahren Piller USV-Leistung gesamt 267 MVA aus 160 Schwungmassenspeicher pro Rechenzentrum 16x Batterielose USV mit je 1.670 kVA und 16,5 MWs Speicher „Typische“ Dimensionierungsansätze für internationale Großrechenzentren:
  • 19. 19 Hohe Grundkosten für rotierende USV-Systeme machen eine Verwendung von dynamischen USV mit Schwungmassenspeicher für Leistungen < 500kW bzw. < 1.000kW für Diesel-USV-Systeme daher eher unwirtschaftlich. Was wünscht sich der Markt für den mittleren Leistungsbereich? - Sinnvolle modulare Erweiterung - Sichere Versorgung (True-ONLINE) - Sichere Überbrückung > 15s - Höchste Wirkungsgrade - Geringe Wartungskosten - Geringer Platzbedarf TCO Anforderungen für Rechenzentren im mittleren Leistungsbereich
  • 20. 20 Das weltweit erste ONLINE Power Modul mit integriertem high-capacity Energiespeicher PILLER entwickelt das „Critical Power Module“
  • 21. 21 Nennleistung pro Modul: 300 kW, einfach erweiterbar durch Parallelschaltung Speicherdimensionierung: 20 Sekunden aus einer 6,6 MJ Schwungmasse Platzbedarf (BxTxH): 2,5m x 1m x 1,9m Gewicht: < 4.000 kg Für den Betreiber interessant: Fernüberwachung als APP-Dienst Features of the Concept
  • 22. 22 Optimierte Kühlung der Hauptkomponenten (interne Flüssigkeitskühlung) Dreipunkt-IGBT Umrichter in double-conversion topology Anpassbare Betriebszustände  manuell je nach Anforderung oder  automatisch je nach Netzqualität ermöglichen den optimalen Wirkungsgrad angepasst an Ihre spezielle Applikation! Erste technische Details zum CPM 300
  • 23. 23 Ihr kompletter Aufwand für die Batterieanlagen entfällt! Verkabelung, Raumausstattung, Lüftung, Klima, Kontrolle, Wartung, Belastungstest, Erneuerung nach 10 Jahren, usw. Deutlich reduzierter Aufwand in der Betriebsführung
  • 24. 24 Sie werden überrascht sein, wie einfach eine CPM-Versorgung ist!  Direkt im RZ aufstellbar Bis zu 50° Umgebungstemperatur  Minimaler Wartungsaufwand 1x pro Jahr  Haupt-Wartung erst nach 10 Jahren inkl. Erneuerung der Lager PILLER Critical Power Module CPM300
  • 25. 25 DANKE für Ihre Aufmerksamkeit!

Hinweis der Redaktion

  1. Ich darf sie zu meinem Vortrag recht herzlich begrüßen. Beginnen möchte ich mit der etwas provokant gemeinten Frage Können Sie sich Stromausfälle wirklich leisten? ..und ich hoffe natürlich auf ein klares NEIN, oder zumindest auf ein nachdenkliches “lieber nicht” als Antwort. In einer zunehmend digitalisierten Welt ist produktives Arbeiten ohne IT, ohne Telefon und Internet kaum noch möglich. Ihre Unternehmensprozesse sind somit abhängig von einer störungsfreien und damit unterbrechungsfreien Stromversorgung – in einer Qualität, wie sie von Energieversorger oft nicht sichergestellt werden kann. Für sytemkritische Anwendung ist daher meist ein zusätzlicher Schutz in Form einer USV-Anlage erforderlich.
  2. Ich darf sie zu meinem Vortrag recht herzlich begrüßen. Beginnen möchte ich mit der etwas provokant gemeinten Frage Können Sie sich Stromausfälle wirklich leisten? ..und ich hoffe natürlich auf ein klares NEIN, oder zumindest auf ein nachdenkliches “lieber nicht” als Antwort. In einer zunehmend digitalisierten Welt ist produktives Arbeiten ohne IT, ohne Telefon und Internet kaum noch möglich. Ihre Unternehmensprozesse sind somit abhängig von einer störungsfreien und damit unterbrechungsfreien Stromversorgung – in einer Qualität, wie sie von Energieversorger oft nicht sichergestellt werden kann. Für sytemkritische Anwendung ist daher meist ein zusätzlicher Schutz in Form einer USV-Anlage erforderlich.
  3. Zu Beginn darf ich ihnen einen Überblich geben, in welchen Bereichen eine zusätzliche Absicherung gegen Stromausfälle üblich und notwendig ist. Danach möchte ich etwas genauer auf in die Kostenstruktur bei Beschaffung und Betrieb solcher Anlagen eingehen… …und Ihnen einige Möglichkeiten aufzeigen, wie sie diese Kosten in der Praxis reduzieren können – ohne den eigentlichen Zweck der Anlage zu gefährden. Bei allen Einsparungen muss natürlich am Ende noch immer eine Stromversorgung höchster Qualität und Verfügbarkeit gewährleistet sein. Für jede der 3 behandelten USV-Bauformen werde ich Ihnen dann auch gleich ein passendes Referenzprojekt nennen, damit in meinem – immer etwas techniklastigen - Vortrag der für diese Veranstaltung namensgebende Praxisbezug nicht zu kurz kommt.
  4. We3nn man nun die Kosten für eine USV-Versorgung am Beispiel eines RZ betrachtet SCHADEN der verhindert werden soll vs. Total Cost of Ownership Beschaffung, Erstinvestition Betriebsführung mit Wartung und Störungsbehebeung ..und der EIGENE Energieverbrauch der USV-Anlage über die gesamte Nutzungsdauer ERSTINVEST im gleichen Bereich wie die ENERGIEKOSTEN
  5. We3nn man nun die Kosten für eine USV-Versorgung am Beispiel eines RZ betrachtet SCHADEN der verhindert werden soll vs. Total Cost of Ownership Beschaffung, Erstinvestition Betriebsführung mit Wartung und Störungsbehebeung ..und der EIGENE Energieverbrauch der USV-Anlage über die gesamte Nutzungsdauer ERSTINVEST im gleichen Bereich wie die ENERGIEKOSTEN
  6. We3nn man nun die Kosten für eine USV-Versorgung am Beispiel eines RZ betrachtet SCHADEN der verhindert werden soll vs. Total Cost of Ownership Beschaffung, Erstinvestition Betriebsführung mit Wartung und Störungsbehebeung ..und der EIGENE Energieverbrauch der USV-Anlage über die gesamte Nutzungsdauer ERSTINVEST im gleichen Bereich wie die ENERGIEKOSTEN
  7. We3nn man nun die Kosten für eine USV-Versorgung am Beispiel eines RZ betrachtet SCHADEN der verhindert werden soll vs. Total Cost of Ownership Beschaffung, Erstinvestition Betriebsführung mit Wartung und Störungsbehebeung ..und der EIGENE Energieverbrauch der USV-Anlage über die gesamte Nutzungsdauer ERSTINVEST im gleichen Bereich wie die ENERGIEKOSTEN
  8. We3nn man nun die Kosten für eine USV-Versorgung am Beispiel eines RZ betrachtet SCHADEN der verhindert werden soll vs. Total Cost of Ownership Beschaffung, Erstinvestition Betriebsführung mit Wartung und Störungsbehebeung ..und der EIGENE Energieverbrauch der USV-Anlage über die gesamte Nutzungsdauer ERSTINVEST im gleichen Bereich wie die ENERGIEKOSTEN
  9. We3nn man nun die Kosten für eine USV-Versorgung am Beispiel eines RZ betrachtet SCHADEN der verhindert werden soll vs. Total Cost of Ownership Beschaffung, Erstinvestition Betriebsführung mit Wartung und Störungsbehebeung ..und der EIGENE Energieverbrauch der USV-Anlage über die gesamte Nutzungsdauer ERSTINVEST im gleichen Bereich wie die ENERGIEKOSTEN
  10. We3nn man nun die Kosten für eine USV-Versorgung am Beispiel eines RZ betrachtet SCHADEN der verhindert werden soll vs. Total Cost of Ownership Beschaffung, Erstinvestition Betriebsführung mit Wartung und Störungsbehebeung ..und der EIGENE Energieverbrauch der USV-Anlage über die gesamte Nutzungsdauer ERSTINVEST im gleichen Bereich wie die ENERGIEKOSTEN
  11. Neben der intensiven Beratung von Planern und Endkunden, bei der wir eine optimierte kundenspezifische PILLER-LÖSUNG erarbeiten, ist uns die Betreung der Anlagen durch eine eigene in Wien stationierte Serviceabteilung ein wichtiges Anliegen. Inzwischen fast 200 österreichische Anlagen die im Rahmen eines PILLER – PREMIUM WARTUNGSVERTRAG betreut werden, sind die Grundlage für eine ökonomischen Nutzung der Systeme für geplanten 25 Jahre und auch darüber hinaus. Nach einer Studie von IMS Research aus 2011 ist Piller WELTWEIT betrachtet übrigens die Nr.1 im HIGH-END USV-Segment.
  12. Neben der intensiven Beratung von Planern und Endkunden, bei der wir eine optimierte kundenspezifische PILLER-LÖSUNG erarbeiten, ist uns die Betreung der Anlagen durch eine eigene in Wien stationierte Serviceabteilung ein wichtiges Anliegen. Inzwischen fast 200 österreichische Anlagen die im Rahmen eines PILLER – PREMIUM WARTUNGSVERTRAG betreut werden, sind die Grundlage für eine ökonomischen Nutzung der Systeme für geplanten 25 Jahre und auch darüber hinaus. Nach einer Studie von IMS Research aus 2011 ist Piller WELTWEIT betrachtet übrigens die Nr.1 im HIGH-END USV-Segment.