Energiebeheer in Datacenter: Energie besparen en leverzekerheid vergroten

Meer dan 50% van de operationele kosten van een datacenter worden gevormd door het verbruik van elektrische energie. Daarnaast zijn datacenters verantwoordelijk voor zo'n 2% van het wereldwijde verbruik aan elektrische energie. De verwachting is dat dit getal alleen maar gaat groeien, doordat steeds meer diensten via het internet protocol (IP) worden aangeboden. Daarnaast worden we steeds afhankelijker van steeds meer nieuwe diensten over IP als cloud-computing en mobiele internet diensten. De betrouwbaarheid van de energievoorziening binnen een datacenter is daarom erg belangrijk. Lees meer over producten en oplossingen voor datacenters.

Balans tussen operationele kosten en 'uptime'

De beheerder van een datacenter moet continu de balans vinden tussen operationele kosten en 'uptime'. Het meetconcept van fortop helpt deze balans te vinden: energie besparen en tegelijkertijd de leverzekerheid vergroten. Fortop is gespecialiseerd in energiemetingen, wij zijn onafhankelijk en werken met 'open' systemen.

fig.1     De balans tussen operationele kosten en 'uptime'

Systeemconcept voor energiebeheer in datacenters

Fortop heeft veel ervaring in zowel grote en kleine datacenters. Wij hebben deze ervaring verwerkt in een systeemconcept dat zijn betrouwbaarheid in de praktijk heeft bewezen. Het gebruik van kwaliteitscomponenten in combinatie met onze eigen specifieke DCEM-software maakt het mogelijk snel en zonder problemen duizenden meetpunten te monitoren. Met GridVis kunnen uitgebreide power quality analyses worden gedaan in geval van calamiteit, zonder het communicatienetwerk onnodig te belasten met data.

Energiemeetsystemen in datacenters moeten aan hoge eisen voldoen, vanwege de specifieke eigenschappen van een datacenter, zoals:

• Duizenden meetpunten die betrouwbaar moeten worden uitgelezen.
• Hoge mutatiegraad meetpunten maakt een degelijke meteradministratie noodzakelijk.
• Veel harmonische vervuiling maakt bewaking hierop noodzakelijk.
• Zeer hoog energieverbruik maakt rapportage energie-efficiency PUE en DCiE noodzakelijk.
• Hoge betrouwbaarheid is nodig maakt toepassing van kwaliteitsproducten rendabel.
• Onderbrekingen veroorzaken hoge kosten. Dit maakt snel en betrouwbaar alarmmanagement noodzakelijk.
• Directe facturering verbruik naar eindklant.

Deze eigenschappen stonden centraal in de ontwikkeling van ons meetconcept. DCEM staat hierin centraal. Het pakket is ontwikkeld op de specifieke eigenschappen van de datacenter markt en speelt in op de informatiebehoefte van de specifieke gebruikersgroepen binnen de datacenter markt zoals:

• Engineers en technische dienst
• Commercieel en technisch management
• Klanten datacenters

fig. 2     Onze oplossing is afgestemd op de informatiebehoefte van verschillende typen gebruikers

De keuze van de juiste meetcomponenten

Alles begint bij goed meten dus is het belangrijk de juiste meettransformatoren en meetinstrumenten toe te passen. In samenwerking met ELEQ zijn speciale meettransformatoren ontwikkelend voor toepassing in datacenter applicaties.

Als exclusief distributeur van Janitza heeft forTop een uitgekiend assortiment meetinstrumenten in haar programma. Van de compacte en betrouwbare rackmonitors tot de uitgebreide power quality analysers met "klasse A" certificaat. Dat betekent dat alle meetbehoeften in een datacenter is af te dekken met één fabricaat.

ForTop heeft de modellen in nauwe samenwerking met Janitza ontwikkeld, specifiek voor toepassing in datacenters. Dit maakt het mogelijk voor ieder datacenter een optimaal meetplan op te stellen die voldoet aan de eisen van de gebruiker. In het onderstaande figuur ziet u een productoverzicht van de verschillende meetinstrumenten. Graag informeren wij u verder.

fig. 3     Voor elke plek in de installatie de juiste meter

Het opstellen van een meetplan

Bij het opstellen van een meetplan is het belangrijk te weten welke meetgegevens de verschillende gebruikers van een datacenter nodig hebben. Dit kunnen de volgende gegevens zijn:

• Real time waarden van kWh, kW, kVA en euro's per m2 zone of rack
• Belasting t.o.v. capaciteit net en noodvoeding (voorraadbeheer)
• Het detecteren spanningsuitval per zaal, zone en per rack (b.v. automaat trip)
• Bepaling conformiteit volgens IEC61000-3-4 per rack
• Bepalen van efficiency datacenter uitgedrukt in PUE of DCiE
• Identificatie van de relatie tussen power quality en uitval van apparatuur of het trippen van automaten (detecteren van korte onderbrekingen)
• Bepalen en doorgeven van storingen aan building management software

Deze wensen staan centraal in het opstellen van het meetplan. Onderstaand schema geeft een typisch voorbeeld van een dergelijk meetplan.

fig. 4     Voorbeeld van een meetplan in een datacenter

Monitoring racks

Voor het metingen op rackniveau, heeft forTop in samenwerking met een aantal grote klanten een meetconcept ontwikkeld. In het onderstaande figuur is een voorbeeld te zien. Voor het meten van stroom- en spanning kunnen speciale klemmen gebruikt worden. Deze klemmen scheiden het primaire circuit van het secundaire circuit. Hierdoor hoeft wordt het rack nooit spanningsloos bij kortsluiting in het meetcircuit of het uitwisselen van de meetinstrumenten.

fig. 5     Voordelen van rackmonitoring bij toepassing van speciale meetklemmen

Monitoren op rack-niveau met Janitza meters geeft een aantal voordelen zoals

• Verrekening zonder discussie met klasse 0,5S volgens IEC.
• Zeer compacte afmetingen. Dit geldt zeker voor de rackmonitor RMU301.
• Alarm per rack indien deze spanningsloos raakt, bv door trippen automaat.
• Meting van alle individuele harmonischen voor U en I, waardoor per rack te bepalen is of een
• klant-server aan de emissie-eisen voldoet.
• Per fase wordt het verbruik bepaald. Hierdoor is het mogelijk één energiemeter toe te passen voor drie 1-fase racks.
• Hoge baudrate en "close addressing" van de meest belangrijke Modbusregisters. Hierdoor kunnen de meters meer dan een keer zo snel worden uitgelezen.
• Scheiding van het primaire voedingscircuit met het meetcircuit door toepassing van speciale
• VCT-meetklemmen met geïntegreerde meettrafo en meetzekeringen.

Communicatie-architectuur

In het DCEM-contact maken wij gebruik van een vaste communicatie architectuur die parallel loopt met de energievoorziening. Dit geeft het meetsysteem veel structuur, wat de beheersbaarheid en betrouwbaarheid van het systeem vergroot. Op rack-niveau communiceren wij via Modbus RS485. Op de voedende velden maken wij gebruik van een power analyser die tevens dienst doet als ethernet-RS485 gateway. Alle overige meetinstrumenten worden op de IP architectuur aangesloten.

fig. 6     De communicatie architectuur loopt parallel met de energievoorziening.

Software

Betrouwbaarheid en snelle datacommunicatie staan voorop bij Energie Management Systemen in datacenters. Een continue bewaking van alle kritische processen, snelle alarmering en betrouwbare metingen zijn van essentieel belang. In geval van calamiteit moeten PQ analyses kunnen worden gedaan, zonder het netwerk onnodig te belasten. Daarom heeft forTop voor deze markt een integrale oplossing ontwikkeld die aan deze eisen tegemoet komt.

fig. 7     Snelheid en betrouwbaarheid staan voorop bij het EMS in een datacenter

DCEM

Het DCEM EMS leest de meetinstrumenten continu uit en bewaakt meetwaarden. Het pakket heeft zich reeds in kritische applicaties bewezen en handelt zonder moeite de communicatie en opslag van meetgegevens zo'n 10.000 meters af. Door de "open" structuur is het systeem eenvoudig te koppelen met systemen van derden. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld standmeldingen van schakelaars worden ingelezen en kunnen meetwaarden worden doorgegeven aan en gebouwbeheerssysteem.

Het DCEM EMS heeft de volgende functies:

• Data-acquisitie
• Data-opslag
• Presentatie van real time en historische meetgegevens, remote en lokaal
• Presentatie van meetgegevens en KPI's via webinterface overal ter wereld
• Bewaking
• Alarmmanagement met dienstroosters, e-mail en SMS-functies

Het DCEM back-end leest de meetinstrumenten op een systematische manier uit, slaat de variabelen op en bewaakt deze. Real-time en historische meetwaarden zijn uit te lezen en te presenteren terwijl de meetwaarden op verschillende grenswaarden zijn te bewaken. De uitgebreide alarmfuncties met ingebouwd dienstrooster maken het pakket compleet.

Met de webbased gebruikersinterface kunnen real-time en historische meetwaarden en alarmen, rapportages en KPI's (Key Performance Indicators) wereldwijd op iedere PC worden gepresenteerd. De verschillende dashboards zijn afgestemd op de behoeften van verschillende gebruikersgroepen, zoals de operators, technisch en commercieel managers en de klanten.

fig.8    De webportal van het EMS komt tegemoet aan de groeiende informatiebehoefte

Het DCEM komt tegemoet aan de toenemende wens van engineers, gebruikers en het management om informatie op een structurele manier te presenteren. Wereldwijd, zonder enige belemmering.

Netanalyses met GridVis

Alle power analysers van Janitza zijn voorzien van geheugen. Belangrijke power quality parameters worden door de meter zelf bewaakt en opgeslagen, zoals korte onderbrekingen en, afzonderlijke harmonische componenten en de parameters voor een EN50160 of EN61000 analyse. Het voordeel van dit principe is dat deze gegevens in normaal bedrijf het netwerk niet onnodig belast, wat de snelheid en de betrouwbaarheid van het systeem ten goede komt. Alleen in geval van calamiteit en kunt u remote in de meter kijken en desgewenst de data uit de meter halen voor uitgebreide analyses en rapportages.

fig. 9     Met GridVis kunnen uitgebreide power quality analyses worden uitgevoerd

Als technologiepartner van Janitza heeft forTop de web-interfaces van alle Janitza analysers vernieuwd. Door deze update is een compleet nieuwe dimensie gecreëerd in de bedieningsvriendelijkheid via PC, smartphone en tablet. Hierdoor is het ook mogelijk app's op de meters te installeren. Met deze app's zet u de meter naar uw hand door er bijvoorbeeld een EN50160 Watchdog of meetwaardenmonitor van te maken.

fig. 10 Enkele voorbeelden van apps

Door ons team van hoogopgeleide specialisten, onze ervaring in de wereld van de datacenters en onze hooggekwalificeerde technologiepartners lopen wij voor op de concurrentie. Neem voor meer informatie contact met ons op.