Lösungen zur Vermeidung von Blackouts im Rechenzentrum - VIRZ Konstruktiver Dialog Frankfurt Tobias Bormann Legrand Systems GmbH
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Lösungen zur Vermeidung von Blackouts
im Rechenzentrum
VIRZ Konstruktiver Dialog Frankfurt
Tobias Bormann
Legrand Systems GmbH
Agenda • Vorstellung Legrand Systems GmbH • Blackout in Deutschland • Stabilisierung des Stromnetzes im RZ • Vermeidung von Ausfällen im RZ
Vorstellung Legrand Systems GmbH
• Ein Unternehmen der Legrand Gruppe
• Spezialist für die Ausstattung des Whitespace und Greyspace
• USV Anlagen Vertrieb und Service
• PDU Systeme
• KVM Technik
• Racks und Einhausungen
• Stromschienen Systeme bis 6.300A
Vorstellung Legrand Gruppe
INTERNATIONAL PRÄSENT
2017 DATA
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Vorstellung Legrand Systems GmbH
Vorstellung Legrand Systems GmbH
Blackout in Deutschland?!?
• Definition Blackout:
• Als Blackout bezeichnet man den plötzlichen, überregionalen und länger andauernden
Stromausfall großer Stromnetze. Besonders populär wurde der Begriff mit dem großen
Stromausfall 2003 in den USA und dem Stromausfall in Europa im November 2006. Ein
solcher Ausfall führt im Gegensatz zu lokalen Ausfällen auch zu weitreichenden
Infrastrukturausfällen (Telekommunikations-, Wasser-, Abwasser-, Geld-, Lebensmittel-,
Gesundheitsversorgung usw.) bzw. zu erheblichen Einschränkungen auch nach dem
unmittelbaren Stromausfall. [1]
• Als Station Blackout oder Schwarzfall bezeichnet man in der Energietechnik einen
Stromausfall in einem Kraftwerk. Kraftwerke können von sich aus (ohne Stromnetz) nur
dann wieder hochfahren, wenn sie über eine sogenannte Schwarzstartfähigkeit verfügen,
was die Ausnahme ist. Hinzu kommt, dass etwa Kohlekraftwerke sehr träge reagieren
und mehrere Stunden zum Wiederhochfahren benötigen, wenn sie einmal kalt sind. [2]
Quelle: Wikipedia.org
Blackout in Deutschland?!?
• Netzstabilität in Deutschland (Zahlen für 2017):
• 166.560 Versorgungsunterbrechungen
• Durchschnittlich 15,14 Minuten kein Strom in der BRD
• Starker Anstieg an Störungen durch Atmosphärische Einwirkungen sowie durch
Rückwirkungsstörungen
• Atmosphärische Einwirkungen sind z.B. Gewitter, Eis, Hochwasser, etc
• Rückwirkungsstörungen sind Versorgungsunterbrechungen aufgrund einer Störung in einem
vor- oder nachgelagerten Netz, wie z.B. Unterbrechung eines Einspeisekraftwerks oder in
einer Anlage eines Letztverbrauchers wie einem Rechenzentrum
• In Q1 2019 bereits an 39 Tagen Netzreserveabrufe durch Reservekraftwerke.
Kosten für den Abruf: 7,7 Mio. €
Quelle: Monitoringbericht 2018 Bundesnetzagentur
Blackout in Deutschland?!?
Quelle: Monitoringbericht 2018 Bundesnetzagentur
Blackout in Deutschland?!?
Quelle: Monitoringbericht 2018 BundesnetzagenturBlackout in Deutschland?!?
Quelle: Monitoringbericht 2018 BundesnetzagenturBlackout in Deutschland?!?
Blackout in Deutschland?!?
• Im Juni 2019 stand Deutschland kurz vor dem Stromkollaps.
• An drei Tagen reichte die Regelenergie und die Reserven von 3.000 Megawatt
nicht aus.
• Folgen:
• Abschaltung der Aluminiumschmelze von Trimet (Diese macht ca. 1% des Energieverbrauchs
der BRD aus)
• Abschaltung weiterer Großverbraucher, da der Bedarf noch immer nicht gedeckt werden
konnte
• Ursachen:
• Zu wenige Energiespeicher(Pufferspeicher) für erneuerbare Energien (Batteriebänke,
Pumpspeicherkraftwerke, etc.)
• Zu wenig Dezentralisierung des StromnetzesBlackout in Deutschland?!?
Blackout in Deutschland?!?
• Netzstörungen in Europa:
• 10.01.2019 Komplettes Stromnetz in Europa kurz vor dem Kollaps.
(Quelle: https://www.manager-magazin.de/unternehmen/energie/europas-stromnetz-am-rand-von-blackout-a-1248733.html)
• Januar bis März 2018 – Dauerhafte Frequenzstörung im europäischen Netz
(Frequenzgeregelte Uhren gingen 6 Minuten nach)
• 31.03.2015 Wegen starker Schwankungen durch den Ausfall mehrerer Kraftwerke in der
Türkei wurde die Netzkopplung mit dem europäischen Verbundsystem getrennt. In der
Folge konnten 80 von 81 Provinzen des Landes nicht mehr mit elektrischer Energie
versorgt werden. 76 Millionen Menschen blieben für neun Stunden ohne Strom.Blackout in Deutschland?!?
• Netzstörungen in Europa:
• 04.11.2006 Um 22:09 Uhr kam es zu einem größeren Stromausfall in Europa. Teile von
Deutschland, Frankreich, Belgien, Italien, Österreich, Spanien waren teilweise bis zu 120
Minuten ohne Strom, und sogar in Marokko waren die Auswirkungen spürbar.
Auslöser war die planmäßige zeitweilige Abschaltung einer von E.ON betriebenen 380-
kV-Hochspannungsleitung bei Weener am Abend des 4. November 2006 für die
Ausschiffung der Norwegian Pearl, eines auf der Meyer Werft in Papenburg gebauten
Kreuzfahrtschiffes.
(Quelle: wikipedia.org)Stabilisierung des Stromnetzes im RZ • Aufbau einer USV • Was macht eine USV • Reicht eine USV aus?
Stabilisierung des Stromnetzes im RZ • Aufbau einer USV
Stabilisierung des Stromnetzes im RZ • Was macht eine USV
Stabilisierung des Stromnetzes im RZ • Reicht eine USV aus?
Stabilisierung des Stromnetzes im RZ
• Monoblock USV Anlagen
• Feste Leistung pro Gerät, z.B. 200kVA
• Redundanz und Leistungserhöhung durch Anreihung weiterer Geräte
• Ausgereifte langjährige Technik
• Hoher Platzbedarf
• MTTR ca. 6-8 StundenStabilisierung des Stromnetzes im RZ
• Modulare USV Anlagen
• Flexible Leistungsanpassung (z.B. 25kW – 600kW)
• Geringere Investitionskosten zu Beginn
• Einfache Anpassung an den aktuellen und zukünftigen Leistungsbedarf
• Geringer Platzbedarf
• Modernste Technik
• MTTR von ca. 30 MinutenStabilisierung des Stromnetzes im RZ
Stabilisierung des Stromnetzes im RZ
500 kW
+ Batterien 500 kW
Redundanz Redundanz
475 kW (N+1) 475 kW (N+1)
125 kW+Batt. 125 kW+Batt. 125 kW+Batt. 250 kW 250 kW
600 kW
Redundanz
575 kW (N+1)
200 kW 200 kW 200 kWVermeidung von Ausfällen im RZ
Kosten für Ausfälle
Uptime Institute:
• Durchschnittlichen Kosten
pro Minute Ausfall:
2010: $ 5,617
2016: $ 8,851
(+ 57% in 6 Jahren)
• Durchschnittliche Ausfallzeit: 84 Min.
• Gesamtkosten pro Ausfall: ca.
$744,000
(jährlich $1.4 Millionen)Vermeidung von Ausfällen im RZ
Verfügbarkeit nach EN 50600
Verfügbarkeit Klasse 1 Klasse 2 Klasse 3 Klasse 4
Verfügbarkeit der
Gesamtheit aller
Gering Mittel Hoch Sehr hoch
Einrichtungen und
Infrastrukturen
Beispiele für die ein Pfad (keine ein Pfad (Ausfallsicherheit mehrere Pfade mehrere Pfade
Stromversorgung Redundanz von durch Redundanz von (Ausfallsicherheit durch (Fehlertolerant sogar
(siehe EN 50600-2-2) Komponenten) Komponenten) Redundanz von Systemen) während der Wartung )
... ... ... ...
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... ... ... ... ...Vermeidung von Ausfällen im RZ
Lasttransfers und Racküberwachung / Steuerung
Raritan Rack-Transferschalter für Geräte mit nur einem NetzteilRack Transfer Switch Wichtige Technische Aspekte • Schalttechnologie • Schaltzeitpunkt • Spannungsqualität
Wichtige Technische Aspekte
SCHALTTECHNOLOGIE
• ATS(Automatic Transfer Switch)
– Elektromechanische Relais
Stromquelle 1
– Vorteil:
• Verlustfreie Energieübertragung
– Nachteile
• Anfällig für Lichtbogen
• Langsam Stromquelle 2Wichtige Technische Aspekte
SCHALTTECHNOLOGIE
• STS (Static Transfer Switch)
– Halbleitertechnik
Stromquelle 1
– Vorteile
• Schnelle Umschaltung
– Nachteile
• Verlustbehaftete Energieübertragung
Stromquelle 2Wichtige Technische Aspekte
SCHALTTECHNOLOGIE
• Hybrid
– Relais + Halbleitertechnik
Stromquelle 1
– Vorteile
• Schnelle Umschaltung
• Verlustfreie
Energieübertragung
Stromquelle 2Vermeidung von Ausfällen im RZ
Lasttransfers und Racküberwachung / Steuerung
Raritan PDUs mit Differenzstrommessung und SchaltfunktionVermeidung von Ausfällen im RZ
Lasttransfers und Racküberwachung / Steuerung
Im laufenden Betrieb austauschbarer Controller (Standard für alle Raritan PDUs)Vermeidung von Ausfällen im RZ
Lasttransfers und Racküberwachung / Steuerung
2x Ethernetschnittstelle, viele Zusatzfunktionen serienmäßig verfügbar• Bridging Mode Ethernet Ethernet
Ethernet
• Port Forwarding Kaskadierung
Kaskadierung Kaskadierung
1Master + 15 Slaves
USB
Switch Kaskadierung
SwitchVermeidung von Ausfällen im RZ
Lasttransfers und Racküberwachung / Steuerung
Live-Demo PDU – Differenzstrom ÜberwachungVielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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