Elektronik Unter Spannung: Strom im IT-Rack richtig verteilen

Um die im Rack verbauten Server und Netzwerkkomponenten mit Energie zu versorgen, verwenden IT-Experten sogenannte Power Distribution Units (PDUs). Das sind qualitativ hochwertige und nach den aktuellen Industrienormen gesicherte Mehrfachsteckdosen, die optional mit intelligenten Leistungsmerkmalen versehen sind. PDUs können den Stromverbrauch messen, im Notfall alarmieren und schalten. Per Sensoren ermitteln sie wahlweise auch die Temperatur und überwachen den Zugriff auf den IT-Schrank.

Je nach Ausführung sind PDUs in der Lage, bis hinunter zur einzelnen Steckdose die Stromversorgung zu überwachen und zu steuern. Die Geräte unterstützen die Fernwartung, sind netzwerkfähig und liefern wichtige Funktionen für optimiertes Energiemanagement in IT-Umgebungen jeder Größe. Beim Aufbau eines IT-Schranks sind PDUs eine zentrale Komponente, da hiermit die Stromversorgung aller installierten IT-Geräte erfolgt. Bei der Auswahl sind im ersten Schritt die Platzverhältnisse im IT-Schrank zu beachten. Die PDUs werden im Idealfall im Zero-U-Space, also dem Raum zwischen Seitenwand und 19“-Montagerahmen, montiert. Dadurch werden keine Höheneinheiten blockiert und auch bei einem voll ausgebauten IT-Rack sind noch Wartungs- und Installationsarbeiten möglich.

Ein weiteres Auswahlkriterium ist die Leistung, die von der PDU verteilt werden soll. Die einfachsten Varianten kommen als einphasige Modelle ab 16 A mit einer Verteilleistung von 3680 W, die höheren Ströme sind mit drei Phasen ausgelegt für Leistungen mit 32 A. Damit lassen sich in ein IT-Rack mehr als 22 KW Leistung einspeisen. Für die Energieüberwachung bieten PDUs mehrere Varianten. Gerade bei kleineren Installationen kann es sinnvoll sein, Geräte mit Displays zu wählen. Dann können auch technisch weniger versierte Mitarbeiter den aktuellen Status von außen ablesen. Alternativ ist natürlich auch eine automatische Benachrichtigung per SMS oder E-Mail bei Grenzwertüberschreitungen möglich.

Um eine hohe Ausfallsicherheit zu erreichen, sollte die Energieversorgung im IT-Rack redundant über eine A/B-Stromversorgung mit zwei identischen PDUs aufgebaut sein. Die Umsetzung erfordert an dieser Stelle schon etwas vorausschauende Planung, da eine doppelte Stromverkabelung notwendig ist. Insbesondere bei einer Mischbestückung des Racks mit IT-Komponenten ist die Leitungsführung vorher so zu planen, dass künftig noch Wartungsarbeiten effizient möglich sind.

In Deutschland werden häufig noch Schutzkontaktstecker (Schuko) nach CEE 7/4 Norm (Typ F) in Rechenzentren genutzt. Diese sind zwar sehr robust konstruiert und verhindern durch ihre hohen Steckkräfte, dass Stecker versehentlich gezogen werden. Heute empfiehlt sich im IT-Umfeld jedoch die Verwendung von international gängigen IEC 60320 C13/C14 und C19/C20 Stecksystemen. So ist eine deutlich höhere Packungsdichte bzw. eine höhere Anzahl an Steckdosen realisierbar. Moderne PDUs bieten die Möglichkeit, diese Gerätestecker mit Verriegelungen gegen versehentliches Herausziehen zu schützen. Idealerweise ist der Verrieglungsmechanismus herstellerneutral und ermöglicht den Einsatz der bereits vorhandenen Server-Anschlusskabel.

Der IT-Schrank wird schließlich über CEE-Drehstromsteckverbinder bzw. CeKon-Stecker mit dem Stromnetz verbunden: Hier gibt es rote Steckverbinder für Dreiphasenwechselstrom mit Neutral- und Schutzleiter und einer Nennspannung von 400 Volt sowie den blauen Verbinder-Typ mit nur einem Außen-, Neutral- und Schutzleiter für eine Spannung von 230 Volt.

Mit intelligenten PDUs können Administratoren die Fernwartung vereinfachen. Ist ein IT-Schrank beispielsweise schwer zugänglich oder muss die Anlage auch am Wochenende betreut werden, ist eine PDU mit schaltbaren Steckern eine gute Hilfe, da sich per Fernzugriff einzelne Steckdosen schalten lassen. Beim Kauf sollte man darauf achten, dass sich beliebige Steckplätze zu Gruppen zusammenfassen lassen, um somit auch mehrere Geräte oder die A/B-Stromversorgung mit nur einem Klick abschalten zu können. Dazu ein Tipp zum Energiesparen: Idealerweise werden PDUs mit bistabilen Relais verwendet. Diese verbleiben stromlos in ihrem jeweiligen Schaltzustand und reduzieren so den Eigenverbrauch einer PDU auf unter 15 Watt. Gerade bei einem 24/7-Betrieb lassen sich somit die Energiekosten spürbar senken.

Kommen intelligente PDUs zum Einsatz, sind zusätzliche Sicherheitsfunktionen notwendig. Moderne Varianten integrieren hierfür Verzeichnisdienste wie zum Beispiel Active Directory von Microsoft, sowie LDAP (Lightweight Directory Access Protocol) und Radius zur Autorisierung einzelner Nutzer. Die von den Sensoren gesammelten Werte wie Temperatur, Feuchte oder eine geöffnete Schranktür leiten PDUs über Standardprotokolle weiter. Empfänger sind etwa DCIM Software-Lösungen (Data Center Infrastructure Management) für das IT-Management oder Leitstände im Facility Management.

Die Vernetzung von PDUs erfolgt mit einem üblichen Ethernet-Port und mit Protokollen wie beispielsweise IPv6 (Internet Protocol Version 6), SNMP (Simple Network Management Protocol), Modbus (Kommunikationsprotokoll, basierend auf Master/Slave- bzw. Client/Server-Architektur)//TCP (Transmission Control Protocol) oder OPC-UA (Object Linking and Embedding for Process Control-Unified Architecture). Auf drahtlose Verfahren sollte man verzichten, da WLAN-Signale die empfindlichen IT-Systeme stören könnten. Um die PDU auch bei Wegfall der Versorgungsspannung noch steuern zu können, sollte diese optional Strom mittels Power-over-Ethernet (PoE) erhalten.

Alternative: Modulare PDU Systeme

Rittal bietet unter der Bezeichnung Power System Module (PSM) modular aufgebaute Stromversorgungssysteme an. Diese sind als vertikale Trägerschiene mit dreiphasiger Einspeisung aufgebaut, auf welche die benötigten Module mit Steckdosen oder Zusatzfunktionen einfach aufgerastet werden. Beispielsweise bietet Rittal ein modulares PSM-System mit einer Vielzahl von Funktionen ähnlich wie dem PDU-Portfolio an: zum Messen, Schalten oder Überwachen. Der Vorteil der qualitativ hochwertig ausgeführten Lösungen: die Möglichkeit zur flexiblen und individuellen Konfiguration. Wer also ein sich stetig weiterentwickelndes Rechenzentrum betreibt und regelmäßig IT-Racks umkonfiguriert, erhält mit dem Rittal PSM die richtige Lösung.