Stromversorgungslösungen für Rechenzentren

Autor: Brian Lu, Technisches Servicezentrum von MEAN WELL

Übersetzung: OLFER Electronics Marketingabteilung

Die Rechenzentrumsbranche verzeichnet ein starkes Wachstum, angetrieben durch den Aufstieg der künstlichen Intelligenz. Diese hohe Nachfrage wirkt sich nicht nur auf die Lieferkette aus, sondern eröffnet auch Chancen für andere Sektoren wie Energiespeichersysteme, Brennstoffzellen und Flüssigkeitskühlung.

Es gibt zwei Arten von Rechenzentrumsinfrastruktur: Wechselstrom- und Gleichstrombetrieb. Im Folgenden stellen wir Ihnen MEAN WELL-Produkte vor, die im umfangreichen Produktkatalog von Electrónica OLFER enthalten sind und sich für diese unterschiedlichen Rechenzentren eignen.

Netzbetriebene Rechenzentrumsinfrastruktur

Das System wird typischerweise über ein 400-480V-Drehstromnetz mit Strom versorgt und umfasst einen Dieselgenerator als Notstromversorgung, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und ein Flüssigkeitskühlsystem zur Ableitung der von den Computerracks erzeugten Wärme.

Das UPS Online AC-System ist in Reihe mit der dreiphasigen Stromversorgung installiert und liefert für einige Minuten Strom, damit der Notstrom-Dieselgenerator anlaufen kann.

Das Flüssigkeitskühlsystem besteht aus einem Heiß-/Kalt-Flüssigkeitskreislauf und einem RDHx (Rear Door Heat Exchanger), der am Serverrack befestigt ist, um die Wärme abzuleiten.

Abbildung 1. Netzbetriebene Rechenzentrumsinfrastruktur

Das AC-Online-USV-System ist bis zu 250 kW skalierbar. Dies wird durch einen dreiphasigen Leistungsschrank erreicht, der einen Hochleistungswechselrichter, ein Batterieladegerät und Batteriemodule integriert.

Zur Kühlung der internen Leistungselektronik wird üblicherweise das Netzteil MEAN WELL XTR-480-24 verwendet, das in Spanien und Portugal von Electrónica OLFER vertrieben wird und mehrere 24V/50W DC-Lüfter mit Strom versorgt, da das Netzteil einen dreiphasigen Eingang akzeptiert und den kurzzeitigen Spannungsstoß unterstützt, der vom Wechselrichter beim Anlauf erzeugt wird.

Kühlsysteme sind in Rechenzentren aufgrund der hohen Wärmeentwicklung von Servern unerlässlich. Flüssigkeitskühlung kommt in solchen Installationen häufig zum Einsatz. Das 12,8 kW starke 19-Zoll-Rack-System DHP-1UT-B versorgt die BLDC-Motoren mit Strom, die für die Warm- und Kaltwasserzirkulation sowie die 500-W-Gleichstromlüfter des RDHx verantwortlich sind.

DC-betriebene Rechenzentrumsinfrastruktur

Die von Serverracks erzeugte Wärme bleibt ein kritischer Faktor, jedoch wird in diesem Fall die Stromversorgung mit 800 V Gleichstrom über einen Halbleitertransformator anstelle von 400–480 V Wechselstrom bereitgestellt. Die HGÜ-Stromversorgung reduziert den Stromfluss, wodurch Verkabelungskosten und Leistungsverluste sinken.

Darüber hinaus ersetzt bei der Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) ein 800-V-Gleichstrom-Batteriespeichersystem (BESS) die Online-AC-USV und verbessert so die Gesamteffizienz um mehrere Prozentpunkte. Dadurch ermöglicht das 800-V-Gleichstrom-HGÜ-System Kostensenkungen und minimierte Energieverluste.

Abbildung 2. Gleichstrombetriebene Rechenzentrumsinfrastruktur

Das Batteriespeichersystem (BESS) in einem Rechenzentrum liefert 800 VDC, um den Betrieb für einige Minuten aufrechtzuerhalten, bis der Notstromgenerator anspringt.

Das BESS-Energiemanagementsystem sowie seine Anzeigen und Steuerungen arbeiten üblicherweise mit einer niedrigeren Gleichspannung, daher werden häufig DC/DC-Wandler der Serien MEAN WELL RSDH-150/300 oder DDRH-120/240 (vertrieben von Electrónica OLFER) verwendet.

Diese Umrichter sind ideal, da sie einen breiten Eingangsspannungsbereich von 250–1500 VDC bieten, der mit der HGÜ-Leitung des Systems kompatibel ist.

In Rechenzentren können Brennstoffzellenmodule sowohl Dieselgeneratoren als auch Batteriespeichersysteme ersetzen, da ihre Leistung dank der Wasserstoffversorgung, die typischerweise extern produziert wird, über Stunden oder sogar Tage aufrechterhalten werden kann. Darüber hinaus benötigen Brennstoffzellen keine Anlaufzeit und sind kostengünstiger als großflächige Batteriespeichersysteme.

Für diese Architektur kombiniert die Stromversorgungslösung von MEAN WELL acht SHP-30K-55 Schaltnetzteile parallel und erreicht damit eine Leistung von 130 kW zur Versorgung der Elektrolysezellen. Diese Leistung ermöglicht die schnelle Wasserstofferzeugung in externen Anlagen und gewährleistet eine kontinuierliche und stabile Versorgung der Brennstoffzellen des Rechenzentrums.

Zusammenfassend bietet MEAN WELL AC/DC- und DC/DC-Netzteile für das gesamte Rechenzentrums-Ökosystem an.

Für das Wärmemanagement sind die dreiphasigen Geräte der neuen Generation XTR und das hocheffiziente Gestell DHP-1UT-B ideal für BLDC-Motoren und -Pumpen sowie für DC-Lüfter.

In einem HGÜ-Rechenzentrum ermöglichen die Serien RSDH-150/300 und DDRH-120/240 mit einem breiten Eingangsspannungsbereich von 250–1500 VDC die Reduzierung der 800 VDC des Hauptbusses auf niedrige Spannungen zur Versorgung der Peripheriegeräte des Batteriespeichersystems (BESS).

Schließlich bietet die Systemstromversorgungslösung von MEAN WELL eine extrem hohe Leistung für die Wasserstofferzeugung mittels Elektrolyse und gewährleistet so die Energieversorgung der Brennstoffzellen, die als Alternative zum Dieselgenerator und zum Batteriespeichersystem im Rechenzentrum eingesetzt werden.