Lithium-Ionen-Technologie: Die Zukunft der Rechenzentren
Mit stark steigender Nachfrage nach Rechenzentren im digitalen Zeitalter wächst auch der Bedarf an einem nachhaltigen Rechenzentrumsdesign, das die Energieeffizienz verbessert und die Kohlenstoffemissionen reduziert. Die Hochleistungs-USV ist der Schlüssel zur nachhaltigen Entwicklung der Rechenzentren. Die USV mit Lithium-Ionen-Batterien, die sich als energieeffizienter, zuverlässiger, langlebiger und kostengünstiger als herkömmliche Bleisäurebatterien erweisen, wird in der Branche immer beliebter.
Die noris network AG mit Sitz in Nürnberg ist ein Anbieter von maßgeschneiderten Informationstechnologie- und Telekommunikationslösungen für Unternehmen und Organisationen aus den Bereichen Finanzen, Produktion, Softwareentwicklung und öffentlicher Dienst. Das innovationsgetriebene Unternehmen konzentriert sich auf den Entwurf und den Bau von hochsicheren und modernen Rechenzentren für nachhaltigen Erfolg.
Um die Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz eines neuen Nürnberger Rechenzentrums sicherzustellen, hat die noris network AG gemeinsam mit ihrem langjährigen Partner Wöhrle und Huawei Digital Power die Huawei SmartLi USV-Lösung eingesetzt. Die Lösung überzeugt durch die Verringerung des physischen Platzbedarfs und die Steigerung der Energieeffizienz.
Lithium-Ionen-Batterien werden USV verändern
Lithium-Ionen-Batterien werden jetzt zunehmend eingesetzt, um die Gesamtleistung der USV in Rechenzentren zu verbessern. Die USV-Anlage von Wöhrle ist mit WISUS-Li (Huawei SmartLi) ausgestattet, die sich durch eine hohe Energiedichte und einen geringeren Platzbedarf auszeichnet. Im Vergleich zu herkömmlichen Bleisäurebatterien können mit WISUS-Li (Huawei SmartLi) 70 % der Stellfläche eingespart werden, was somit mehr Platz für IT-Schränke verschafft.
WISUS-Li (Huawei SmartLi) setzt Lithium-Eisenphosphat-Batteriezellen (LiFePO4) ein, die sicherer und stabiler sind und mithilfe eines mehrstufigen intelligenten BMS-Managementsystems Fehler erkennen und im Voraus beheben können. Dies sorgt für eine intelligente Verwaltung, die den B&W erheblich vereinfacht und die Verfügbarkeit verbessert. Bei den herkömmlichen Bleisäurebatterien handelt es sich um keine intelligenten Geräte. Installation und Wartung sind komplexer und die B&W-Kosten höher.
Die Lithium-Ionen-Batterie kann in einem größeren Temperaturbereich sicher arbeiten, typischerweise von 0 bis 40 Grad Celsius. Außerdem ist die Ladezeit um ein Viertel kürzer als die einer Bleisäurebatterie, was mehr Ladezyklen ermöglicht (bis zu 5000 anstelle von 300–500 bei Bleisäurebatterie).
„Lithiumbatterien haben eine längere Lebensdauer und sind zyklenfester als die Batterien mit traditioneller Blei-Technologie. Daher eignen sie sich zur Bereitstellung von Ausgleichsenergie für Peak Shaving“, fasst Markus Steiner, CTO der Wöhrle Stromversorgungssysteme GmbH, die Vorteile der Li-Ionen-Technologie zusammen.
Rentabilität über die Nutzungsdauer
Für einen kommerziellen Anbieter von IKT-Dienstleistungen wie die noris network AG steht die Wirtschaftlichkeit an einer der obersten Stelle.
Hier kann die Lösung von Wöhrle langfristig punkten. Obwohl die Kosten Mitte 2020 rund 20 Prozent höher lagen als bei einem vergleichbaren System mit Bleisäurebatterien, weist die WISUS-Li (Huawei SmartLi)-Lösung langfristig gesehen eine deutlich positive TCO (Gesamtkosten des Betriebs) auf. Das Lithium-Ionen-basierte System kann über die gesamte Lebensdauer bis zu 35 % niedrigere Gesamtkosten erzielen, was vor allem der deutlich längeren Lebensdauer des Energiespeichers sowie den Einsparungen bei der Kühlung und dem Wegfall des Lüftungssystems zu verdanken ist. „Betrachtet man die TCO (Gesamtkosten des Betriebs), ist dieser Wert aufgrund der günstigeren Preise positiv, vor allem weil die Einzelzellenüberwachung bereits in Lithium-Speichersystemen integriert ist. Bei der Bleivariante müsste diese zusätzlich installiert und gewartet werden, was zu höheren Betriebskosten führt“, sagte Markus Steiner.
Redundanter Aufbau – die Lösung für das Rechenzentrum
Das neue Rechenzentrum der noris network AG wurde nach einem Energiezellenkonzept entworfen. Pro Zelle sind Verbraucher mit einem Gesamtleistungsbedarf von einem Megawatt installiert. Für den Schutz sorgt neben einer eigenen Wöhrle WISUS-MS USV-Anlage, die auf einer USV-Anlage des Herstellers Huawei basiert, auch WISUS-Li (Huawei SmartLi), die modulare Li-Batterie-Speicherlösung für die USV-Anlagen. Die Redundanz zieht sich als Designkonzept durch das gesamte System. Die USV-Anlagen sind modular aufgebaut, während die Gesamtleistung von zwei Systemschränken erbracht wird. Insgesamt konnten mit der WISUS-MS acht Anlagen parallel zu einem System mit einer Gesamtleistung von 6,4 MW verbunden werden. Dank der n+1-Konfiguration können insgesamt zwei Leistungsmodule ausfallen, ohne die garantierte Gesamtleistung der Energiezelle zu gefährden. Die Energiespeicher sind auf sechs Schränke mit gut 41 kWh pro Schrank verteilt. Dies ermöglicht eine Überbrückungszeit der USV-Anlage von 10 Minuten pro Energiezelle bei Volllast.
Fazit und Erfahrungen
Inzwischen ist das Rechenzentrum NBG6-BA2 in Nürnberg in Betrieb gegangen. Installation, Aufbau und Test der Li-Ionen-gestützten USV-Anlagen verliefen problemlos. „Die Vorteile der höheren Leistungsdichte sowie des geringeren Gewichts und Platzbedarfs sprechen eindeutig für die Lithium-Technologie. Für uns hat die Rentabilität über die Nutzungsdauer die oberste Priorität. Gerade hier gewinnt Li-Ion haushoch“, sagte Florian Sippel, COO der noris network AG.
Dazu trägt der hohe Wirkungsgrad des WISUS-MS von bis zu 97 Prozent im Normalbetrieb ebenso wie die einfache Wartung und Erweiterung des Systems im laufenden Betrieb (Hot-Swap-Fähigkeit) bei. Auch die unkomplizierte Fernwartung durch die Netzwerkanbindung der USV-Anlage über SNMP und Modbus-TCP wirkt sich positiv aus.
