Come utilizzare la distribuzione intelligente dell'energia elettrica per massimizzare la disponibilità della rete

Le preoccupazioni per l'aumento dei costi energetici spingono i gestori di data center e di altre installazioni di rete a ripensare la struttura degli impianti, cambiando anche le aspettative sul modo in cui le unità di distribuzione intelligente dell'energia elettrica (iPDU) possono contribuire a rendere le operazioni più ecologiche, più affidabili e a costi inferiori, migliorando la disponibilità della rete. Inoltre, una crescente varietà di tipi di data center richiede approcci diversi per la specificazione e l'integrazione delle iPDU, dai grandi data center che supportano il cloud computing a quelli molto più piccoli sull'edge, in fabbriche, magazzini, ecc. I grandi data center sono gestiti con iPDU in corridoi caldi con temperature di 60 °C per ridurre le esigenze di raffreddamento e il consumo energetico. In confronto, i data center sull'edge funzionano a temperature massime di 40 °C, conformi all'ambiente della struttura in cui si trovano.

Le specifiche e le caratteristiche operative delle iPDU devono essere adattate all'ambiente in cui sono impiegate. Si prevede sempre più che le iPDU supportino il monitoraggio e il controllo dell'energia da remoto per ottimizzare sempre la disponibilità.

Questo articolo confronta e contrappone gli ambienti operativi e le aspettative per le iPDU in ambienti cloud ed edge, includendo sia l'hardware che il software, insieme alle raccomandazioni per l'implementazione; presenta quindi le iPDU adatte ai data center cloud ed edge di Panduit e Orion Fans.

Tre delle caratteristiche degli ambienti cloud ed edge che influiscono sulla selezione delle iPDU sono le differenze negli ambienti termici, le differenze nelle architetture di comunicazione di rete e le differenze di densità delle apparecchiature. Probabilmente la differenza maggiore tra ambienti cloud ed edge è l'aspettativa di funzionamento fino a 40 °C per la maggior parte delle installazioni edge rispetto ai 60 °C dei data center cloud (Figura 1). Negli ambienti cloud, i corridoi caldi e freddi minimizzano le esigenze di raffreddamento e riducono i costi energetici, uno dei principali costi operativi dei grandi data center. Le iPDU si trovano tipicamente nel corridoio caldo e devono avere una temperatura nominale di 60 °C.

Figura 1: Le iPDU nei data center cloud devono funzionare a 60 °C per poter essere installate in corridoi caldi. (Immagine per gentile concessione di Panduit)

Inoltre, quando si gestiscono corridoi caldi e freddi, l'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) richiede tre sensori di temperatura e un sensore di umidità (chiamato "3T + H") sulla parte anteriore dell'armadio nel corridoio freddo e un solo sensore di temperatura nella parte posteriore dell'armadio nel corridoio caldo. Di conseguenza, le iPDU che supportano più ingressi di sensori possono eliminare la necessità di un dispositivo 1RU intermedio per i sensori e ciò è una considerazione importante nei data center cloud.

Sebbene sia le installazioni edge che quelle cloud fanno affidamento sull'alta disponibilità, questa è relativamente più importante negli ambienti cloud. Il modulo controller delle iPDU deve essere sostituibile a caldo per le unità installate nei data center cloud. La possibilità di sostituire a caldo il modulo controller riduce al minimo i tempi di inattività, un aspetto essenziale nel cloud. Inoltre, Gigabit Ethernet è più adottato nel cloud rispetto ad altre velocità di connettività e le iPDU nel cloud traggono vantaggio dal supporto della connettività Gigabit Ethernet che non è altrettanto apprezzata nelle installazioni edge. Inoltre, le installazioni in cloud richiedono generalmente iPDU che supportano livelli di sicurezza più elevati e software di monitoraggio e gestione dell'alimentazione più complessi.

Nei data center cloud si trovano rack a densità superiore rispetto a quelli edge, il che rende la densità di potenza un fattore importante nella scelta delle iPDU per le strutture cloud. Le IPDU nei data center cloud beneficiano di densità di uscita più elevate, ma devono comunque fornire un elevato livello di controllo e monitoraggio intelligente dell'alimentazione per supportare densità di potenza superiori.

Sia nelle installazioni cloud che in quelle edge, le disconnessioni accidentali dei cavi di alimentazione sono la causa principale dei tempi di fermo delle apparecchiature. La causa più comune di disconnessioni accidentali nelle iPDU è l'effetto delle vibrazioni e della forza di gravità che con il tempo tirano i cavi di alimentazione; non si tratta di un "errore umano". La progettazione di iPDU che riducono al minimo l'effetto delle vibrazioni e della gravità sui cavi di alimentazione, riducendo così al minimo le disconnessioni accidentali, può essere importante nelle installazioni edge ma è necessaria nelle strutture cloud.

Le iPDU sono classificate a 60 °C a pieno carico

I tecnici dei data center possono rivolgersi alle PDU intelligenti G5 (Gen 5 iPDU) di Panduit per soddisfare le esigenze di distribuzione, disponibilità, sicurezza e monitoraggio dell'alimentazione delle installazioni cloud. Le iPDU Gen 5 hanno una temperatura di funzionamento di 60 °C a pieno carico. Sono inoltre dotate di ingressi per sensori per supportare il requisito ASHRAE di 3T + H sul corridoio freddo e di un sensore di temperatura sul corridoio caldo senza un apparecchio 1RU intermedio. I sensori digitali autoidentificanti possono essere collegati direttamente all'iPDU, velocizzando l'implementazione.

Il controller di rete intelligente (iNC) delle iPDU Gen 5 è sostituibile a caldo per supportare il massimo tempo di servizio (Figura 2). Include un display OLED ad alta visibilità, un controllo di reset/default di fabbrica, pulsanti di selezione menu, un LED di stato, un connettore USB per gli aggiornamenti del firmware e della configurazione e/o per la connessione automatica opzionale alla luce del rack, una porta Ethernet da 1 Gb per le connessioni di rete, porte PDU in uscita e PDU in ingresso/seriali per il collegamento a margherita di più iNC e due porte sensore ciascuna collegabile a un massimo di 4 sensori, per un totale di 8 sensori, utilizzando la porta di espansione sensore opzionale.

Figura 2: L'iNC nelle iPDU Gen 5 è sostituibile a caldo per supportare il massimo tempo di servizio e supporta un'ampia gamma di funzioni di monitoraggio e controllo. (Immagine per gentile concessione di Panduit)

È possibile collegare a margherita fino a quattro iPDU a due diverse connessioni di rete sicure:

• Monitoraggio dell'utilizzo di energia e tracciamento dei dati su una rete d'impianto e
• Gestione e monitoraggio di un massimo di quattro iPDU da rack, utilizzando un solo indirizzo IP (Figura 3).

Ciascuna iPDU a margherita può essere collegata a un massimo di otto sensori, per un totale di 32 sensori su un unico collegamento. Inoltre, utilizzando due iPDU è disponibile una configurazione di accesso alla rete ridondante.

Figura 3: È possibile collegare a margherita fino a 4 iPDU Gen 5 attraverso un unico indirizzo IP. (Immagine per gentile concessione di Panduit)

Nei grandi data center è necessario monitorare e identificare le inefficienze per migliorare l'efficienza operativa, ridurre i costi e ridurre al minimo l'impatto ambientale. Le iPDU Gen 5 supportano un software di misurazione dell'energia completo e accurato per utilizzare in modo efficiente le risorse energetiche, prendere decisioni informate sulla pianificazione della capacità, migliorare i tempi di servizio e misurare l'efficacia di utilizzo dell'energia (PUE). Queste iPDU offrono la misurazione dell'energia, il monitoraggio e i controlli necessari per supportare miglioramenti continui nell'utilizzo dell'energia, tra cui:

• Misurazione e monitoraggio dell'energia a livello di PDU
  • Misurazione dell'energia in wattora (kWh)
  • Misurazione di corrente (W)
  • Misurazioni di corrente a livello di fase in ingresso, compresi V, A, VA, kWh e fattore di potenza (pf)
  • Misurazioni di corrente a livello di interruttore automatico
  • Funzionalità di misurazione finalizzate alla fatturazione
  • Memoria integrata per registrare/visualizzare/documentare i dati storici
  • Soglie di allarme e notifiche personalizzabili
• Controlli di livello delle prese
  • Accensione e spegnimento a distanza per ogni singola presa
  • Ritardo di accensione definito dall'utente per mettere in sequenza le apparecchiature ed evitare sovraccarichi per corrente di inserzione
  • Ruoli e livelli di sicurezza di accesso assegnabili dall'utente
• Misurazione dell'energia a livello delle prese
  • Misurazione dell'energia in wattora (kWh)
  • Misurazioni di corrente tra cui V, A, VA, W e pf
  • Dati per i calcoli del PUE Green Grid Level 3

Le iPDU Gen 5 offrono elevate densità di potenza, hanno un massimo di 48 prese e sono dotate di un cavo di alimentazione in ingresso di 3 metri. Sono disponibili in diverse configurazioni di montaggio, tra cui verticale (0U) e orizzontale (1U o 2U). Ad esempio, il modello P36D08M ha una potenza nominale di 30 A per fase, un fattore di forma 0U FULL, una spina di ingresso L15-30P, 3 interruttori automatici, una potenza di 8,6 kW e 36 prese (30 C13 e 6 C19).

I progettisti che utilizzano le iPDU Gen 5 possono scegliere tra due diverse soluzioni al problema delle disconnessioni accidentali. Le prese standard C13 e C19 integrano una fessura incassata, progettata per accogliere una fascetta non conduttiva, che elimina efficacemente gli effetti delle vibrazioni e della gravità. Sebbene queste prese siano meno costose, l'uso della fascetta comporta un costo di manodopera e non fissa il cavo di alimentazione sul lato dell'apparecchiatura. Le iPDU Gen 5 sono disponibili con cavi di bloccaggio che si agganciano saldamente in posizione per una soluzione più completa. Inoltre, l'estremità dell'apparecchiatura è dotata di un meccanismo di bloccaggio universale che si aggancia all'apparecchiatura IT, garantendo un ritegno permanente del cavo a entrambe le estremità. A seconda delle esigenze di installazione, i progettisti possono utilizzare iPDU Gen 5 che combinano le prese con fessure per fascette e prese di bloccaggio (Figura 4). Inoltre, i data center cloud hanno un gran numero di cavi di alimentazione che alimentano i lati A e B nella parte posteriore dell'armadio, il che può complicare la gestione dei cavi. Le PDU Gen 5 offrono fascette colorate, cinghie di marcatura a colori e cavi di alimentazione colorati (sia bloccanti che non) per semplificare l'identificazione e la gestione dei cavi del lato A e B.

Figura 4: Le iPDU Gen 5 offrono la possibilità di scegliere tra fascette o prese di sicurezza per risolvere i problemi di disconnessione accidentale. (Immagine per gentile concessione di Panduit)

La maniglia di sicurezza opzionale Smart Zone G5 di Panduit può essere utilizzata con le iPDU Gen 5 per fornire il controllo degli accessi fino a 200 utenti. La maniglia comprende un LED che indica lo stato di sicurezza della stessa e un LED di segnalazione che indica lo stato di salute dell'armadio. È inoltre dotato di un sensore di umidità integrato e di sensori di temperatura e allarme porta dedicati per semplificare l'installazione dei sensori e soddisfare gli standard ASHRAE (Figura 5). La maniglia di sicurezza G5 comprende cilindri e chiavi di ricambio e quattro modi per controllare l'accesso all'armadio:

• I lettori di schede a doppia frequenza possono essere utilizzati con schede a bassa o ad alta frequenza.
• L'accesso può essere controllato da remoto attraverso l'interfaccia web dell'iPDU Gen 5.
• Il modello ACF06 include una tastiera opzionale che consente l'accesso all'armadio tramite un codice con PIN di sicurezza.
• Il modello ACF06 può implementare la doppia autenticazione quando sono necessarie sia la strisciata della tessera che la tastiera.

Figura 5: La maniglia di sicurezza opzionale Smart Zone G5 è dotata di un sensore di umidità integrato e di LED di stato e può essere configurata con o senza tastiera integrata per il controllo degli accessi. (Immagine per gentile concessione di Panduit)

iPDU per installazioni edge

Per i data center sull'edge e per altre applicazioni che possono utilizzare iPDU con un funzionamento massimo di 40 °C, Orion Fans offre la serie di PDU Smart Switched, con prese che possono essere avviate in sequenza, controllate e monitorate da remoto. Le PDU Smart Switched monitorano singolarmente ogni presa e, in caso di superamento di una soglia definita dall'utente, inviano un avviso via e-mail o innescano un allarme sonoro. Le altre caratteristiche includono:

• Controllo e monitoraggio dell'alimentazione a livello di uscita per apparecchiature montate su rack
• Funzionamento da 0 a 40 °C
• Monitoraggio dell'alimentazione tramite contatore, web o semplice protocollo di gestione della rete (SNMP)
• Protocolli di comunicazione http, https, SNMP, DHCP e UDP
• Monitor di corrente digitale di rms effettiva sulla PDU
• Il software in bundle fornisce controllo e analisi per migliorare l'efficienza energetica, ridurre i costi operativi e ridurre al minimo i tempi di fermo.

Ad esempio, il modello OSP-V-16-23-16-N1 comprende 14 prese IEC320 C13 e 2 prese IEC320 C19, un ingresso IEC320 C20, un cavo di alimentazione chiuso IEC320 C19 - C20 lungo 3 metri e un interruttore automatico da 16 A. In alternativa, il modello OSP-H-16-23-08-N1 presenta 8 prese IEC320 C13, un ingresso IEC320 C20, un cavo di alimentazione chiuso IEC320 C19-C20 lungo 3 metri e un interruttore automatico da 16 A con un monitor di corrente a tre cifre da 20 A e risoluzione di 0,1 A (Figura 6).

Figura 6: L'iPDU OSP-H-16-23-08-N1 presenta 8 prese IEC320 C13 e un monitor di corrente a tre cifre con una risoluzione di 0,1 A (Immagine per gentile concessione di Orion Fans)

Riepilogo

I data center cloud e edge hanno esigenze diverse per quanto riguarda le iPDU, tra cui requisiti di temperatura di funzionamento diversi, aspettative diverse in termini di affidabilità e disponibilità ed esigenze diverse per quanto riguarda sicurezza, controllo dell'alimentazione e monitoraggio. I tecnici di rete hanno varie scelte di iPDU che si adattano ai requisiti specifici delle installazioni edge e cloud per supportare soluzioni più ecologiche con un rapporto ottimale costi/prestazioni.