Datacenter kører 400 volt jævnstrøm helt ud til serverne

Lige siden elektricitetens barndom har der været en kamp mellem jævnstrøm og vekselstrøm. Begge dele har deres fordele og ulemper, og våbenhvilen i kampen har hidtil været, at elforsyningen giver os vekselstrøm i stikkontakterne, mens det meste elektroniske udstyr kører jævnstrøm.

Det betyder, at vi har en masse små strømforsyninger i hjemmet, og det samme gør sig gældende i datacentrene, hvor hver server skal omforme vekselstrømmen til den jævnstrøm, som RAM-chip, processorer og harddiske kræver.

Derfor har det flere gange været diskuteret, om man i et datacenter med tusindvis af servere skulle droppe de mange små strømforsyninger, der omformer vekselstrøm til jævnstrøm, og i stedet blot forsyne hele datacentret med jævnstrøm.

»I datacenteret kører størstedelen af udstyret, og ikke blot it-udstyret, på jævnstrøm, så hvorfor skal vi distribuere vekselstrøm i datacenteret og så konvertere det adskillige gange? Ved hver konvertering er der et tab, som bliver til varme, der skal fjernes med køling,« siger underdirektør for datacentersegmentet André Schärer fra ABB til Version2.

I samarbejde med den schweiziske udbyder af co-location datacentre, Green Datacenter, har ABB designet et datacenter på 1.100 kvadratmeter, som forsynes med jævnstrøm i stedet for vekselstrøm.

»Vi bruger rigtig meget strøm, så vi har stor interesse i enhver teknologi, som kan hjælpe os med at reducere forbruget, og én af de teknologier er jævnstrøm,« siger administrerende direktør Franz Grüter fra Green til Version2.

400 volt jævnstrøm ud til serverne

Datacenteret har nu kørt siden april 2012 uden større problemer, ud over at jævnstrømsanlægget skulle designes fra grunden af for at passe ind i datacentret, der oprindeligt var konstrueret til vekselstrøm.

»Vekselstrømmen på 16 kilovolt bliver omformet til 400 volt jævnstrøm i en stor ensretter, når det kommer ind i bygningen, og så distribuerer vi de 400 volt jævnstrøm ud i datacenteret. Det er ikke nødvendigt at konvertere strømmen yderligere i bygningen, så vi har færre komponenter, og derfor er der investeret mindre i de elektriske installationer,« forklarer André Schärer.

Det samme datacenter har også dobbelt så stort et areal, som forsynes med konventionel vekselstrøm. Den største forskel på de to elektriske systemer er, at batterierne i nødstrømsanlægget ikke kræver en ekstra konvertering fra jævnstrøm til vekselstrøm.

Samtidig kan strømforsyningen i hver server gøres lidt enklere, fordi den kun skal transformere fra 400 volt jævnstrøm til 12 volt jævnstrøm.

»Men udstyret skal være i stand til at modtage jævnstrøm. Vi havde et samarbejde med HP, som kunne levere en ren jævnstrømsforsyning i serverne, men i dag har de øvrige hardwareleverandører noget tilsvarende på vej,« siger André Schärer.

Med et jævnstrømskredsløb i datacenteret er der også mulighed for at udnytte jævnstrømmen til eksempelvis at bruge LED-belysning, ligesom det kan være muligt at have sin egen strømproduktion med brændselsceller eller andre strømkilder, som producerer jævnstrøm.

Det er nemlig enklere at transformere jævnstrømmen end at konvertere den til vekselstrøm og få den synkroniseret med den vekselstrøm, der kommer fra elværket.

10 procent mere effektivt

Green Datacenters jævnstrømsanlæg blev bygget som et enkeltstående forsøg. Det betyder, at anlægget ikke kan genbruges i andre datacentre. Samtidig er det ikke let at skalere det yderligere, fordi det blot består af én stor ensretter.

Derfor vil ABB nu lave en ny model baseret på erfaringerne fra Schweiz, som skal være opbygget i moduler og samtidig understøtte både vekselstrøm og jævnstrøm i samme anlæg.

»Vi tror, at der vil være kunder, som vil bruge vekselstrøm i den ene halvdel af datacentret og vekselstrøm i den anden som en del af at have redundans. Det vigtigste i dette projekt var at demonstrere, at hovedparten af serverne var den samme, og det kun var strømforsyningen, der var anderledes,« siger André Schärer.

Der er dog visse udfordringer for jævnstrøm i datacentret. Endnu er der ikke de samme standarder på plads, som der findes for vekselstrøm i de samme miljøer, selvom jævnstrøm allerede bruges mange andre steder i eksempelvis jernbanedrift.

Det kan også være lidt vanskeligere at sikre mod kortslutninger på 400 volt jævnstrøm, som kræver andre typer afbryderrelæer, der kan slå fra automatisk, end de typer, der kan beskytte vekselstrømsinstallationer.

»Jævnstrøm kommer ikke til at erstatte vekselstrøm. Det vil afhænge af brugsscenariet, men der vil komme flere jævnstrømsanlæg side om side med vekselstrøm. Det kan være den ene lille ting, der kan gøre dit datacenter lidt mere effektivt,« siger André Schärer.

Datacenteret hos Green Datacenter i Schweiz har vist sig at være cirka 10 procent mere effektivt på den del, der kører på jævnstrøm i forhold til vekselstrømsdelen, men i praksis afhænger effektiviteten også af, hvor meget strømforsyningerne bliver belastet.

»Vi har reduceret strømforbruget med næsten 20 procent. Deraf er de 12 procent fra jævnstrømsanlægget og så yderligere tæt ved otte procent, fordi vi skal bruge mindre køling,« siger Franz Grüter.

Spændingstab er en stor udfordring

Et skift til jævnstrøm i datacenteret ligger dog ikke i kortene hos co-location-udbyderen Interxion, som lægger datacenterfaciliteter til mange virksomheder i Danmark og Europa.

»På papiret giver det jo mening. Vi har alt for mange spoler og transformere, så hvorfor ikke bare køre jævnstrøm i det hele? Men du får et kæmpe spændingstab med jævnstrøm, så du skal have nogle store kobberkabler for at modvirke det,« siger direktør Peder Bank fra Interxion Nordic til Version2.

Interxions datacentre har i forvejen en masse udstyr stående, som kører på jævnstrøm. Eksempelvis bliver meget udstyr til teleselskaberne forsynet med jævnstrøm. Omvendt vil jævnstrømsforsyning til alle kunder forudsætte, at kundernes udstyr får strømforsyninger til 400 volt jævnstrøm i stedet for de 400 eller 230 volt vekselstrøm, det er udrustet med som standard fra hardwareproducenterne.

»Man kan altid blive klogere, og der kan ske udvikling på området. Men lige nu er mit job at stille det til rådighed, som kunderne efterspørger,« siger Peder Bank.

Der er også en række alternativer til en central jævnstrømsforsyning i datacentret. Eksempelvis er der også forslag om at føre højspænding ud i serverracksene, hvor der i hver rack sidder en strømforsyning som deles mellem udstyret i racken.

Green er allerede ved at udbygge det nuværende datacenter med endnu en hal, hvor der også bliver installeret et jævnstrømsanlæg.

»Om 5-10 år tror jeg, det vil være standard. Det kommer til at vokse støt, men der er ingen, der går ud og skifter deres udstyr, blot for at gå over til jævnstrøm, så det vil tage 3-5 år, før det bliver almindeligt,« siger Franz Grüter fra Green.