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Wie Gleichstromversorgung helfen kann, Platz, Energie und Kosten an zentralen Telekommunikationsstandorten zu sparen

Henrik Nilén •

Durch die Einführung von 5G-Netzwerken wird der Leistungsverbrauch für Telekommunikationsunternehmen voraussichtlich steigen. Aber keine Sorge, mittels Gleichstromumwandlungstechnologie lassen sich Energiekosten minimieren, Kohlenstoffemissionen begrenzen und die exponentiell steigende Nachfrage der Verbraucher nach Daten effizient erfüllen.

Die von Vertiv und 451 Research veröffentlichten Umfrageergebnisse deuten darauf hin, dass der Stromverbrauch von Telekommunikationsnetzen durch 5G bis 2026 um bis zu 170 % ansteigen könnte, wobei die größten Steigerungen in Makro-, Knoten- und Netzwerkdatenzentren zu verzeichnen sind. Wenn Betreiber nicht die energieeffizientesten Stromsystemtopologien implementieren, werden die Vorteile von 5G möglicherweise allein durch die Kosten für den Betrieb des expandierenden Netzes aufgezehrt.

Der 5G-bezogene Netzausbau ist für Telekommunikationsunternehmen aber nicht nur ein monetäres Anliegen. Die enorme Menge an neuen Kommunikationsgeräten, die sowohl an neuen als auch an bestehenden Standorten benötigt wird, macht den Platz kostbarer als je zuvor und lässt wenig oder keinen Raum für Stromversorgungssysteme – obwohl viel mehr Strom benötigt wird.

Ein erhöhter Leistungsverbrauch wird es wahrscheinlich auch schwieriger machen, die geplanten Ziele zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen und zur Einhaltung der Umweltbestimmungen zu erreichen. Die Europäische Union
hat gesagt, dass Rechenzentren und Telekommunikation, die schätzungsweise 2 % aller globalen Emissionen ausmachen, bis 2030 klimaneutral werden sollten.

Wie können Telekommunikationsunternehmen also die Herausforderungen von 5G in Bezug auf Kapital, Betrieb und Umwelt meistern? Eine Antwort ist: mit Gleichstromumwandlungstechnologie.

Maximieren der Effizienz der Leistungsumwandlung mit der richtigen Leistungstopologie

Alle Elektronikgeräte benötigen Gleichstrom, der wie folgt bereitgestellt werden kann: von einem AC/DC-Konverter, der in einen Server integriert ist, einer Stromversorgung zum Aufladen eines Laptops oder einem zentralisierten System zur Stromversorgung eines gesamten Standorts.

Seit den Anfangsjahren der Telekommunikation werden die meisten Telekommunikationsgeräte mit 48-Volt-Gleichstrom versorgt.

Die 48V Gleichstrom-Systemtopologie hat dank der Einfachheit mit minimalen Umwandlungsschritten immer noch große Effizienzvorteile.

Nahezu jeder Umwandlungsschritt geht immer mit einem Energieverlust einher. Daher wird es für Energieeinsparungen immer wichtiger, die Anzahl der Umwandlungsschritte auf ein Minimum zu beschränken.

Dies ist einer der Gründe, warum 48V DC in der OCP-Welt (Open Compute Project) zur bevorzugten Energietopologie wird. In dieser Anwendung befindet sich in jedem Server-Rack eine 48V Gleichstromversorgung.

Für einen großen Telekommunikationsstandort ist jedoch ein zentralisiertes Stromversorgungssystem aus Sicht der Gesamtbetriebskosten sinnvoller. Aber je größer ein Standort wird, desto größer wird der Abstand für die Stromversorgung zwischen Backup-System und dem Gerät, das mit Spannung versorgt wird.

Bei 48V Gleichstrom führt diese längere Distanz zu Spannungseinbruch und Energieverlust. Dieses Problem kann durch dickere Kupferkabel behoben werden, aber die Kosten für Kabel und Installation summieren sich schnell.

Eine bessere Lösung ist der Einsatz von Telekommunikations- und Datengeräten mit 400V Gleichstrom-Eingang in Kombination mit einem 400V DC-Backup-System.

Dann ist der Spannungseinbruch kein Problem mehr. Es können viel dünnere Kabel verwendet werden, und die Energieverluste werden minimal sein. Die Topologie des 400V Gleichstromsystems ist die gleiche wie bei 48V Systemen und ist daher aus der Perspektive der Effizienz, Wartung und Zuverlässigkeit sehr attraktiv.

Win-Win: Energieeffizienz und Flexibilität

In Anbetracht der Vorteile suchen nun viele Betreiber von Telekommunikations- und Rechenzentren nach der Einführung von zentralen Stromversorgungen mit 400 V DC. Obwohl das Angebot für Telekommunikationsausrüstung mit 400 V-DC-Eingang noch begrenzt und oft teurer ist, gibt es eine Möglichkeit, die Vorteile von 400 V DC bereits heute zu nutzen.

Mit Vertiv™ NetSure™-Konvertersystemen kann ein Betreiber eine gewöhnliche 400V Gleichstromversorgung (NetSure™ HVT) mit Batterien als Haupt-Backup-System des Standorts verwenden und dennoch bequem sowohl neue als auch bestehende 48V Infrastrukturen speisen.

Das Konvertersystem beherbergt alles in einem einzigen Schrank: bis zu 105 kW an effizienter 400-zu-48-Volt-Konverterleistung und viele Verteilerpunkte zur Einspeisung der 48V Gleichstromgeräte—. Da das 400V-System und die Batterien weit entfernt vom Verbraucher aufgestellt werden können, hilft diese Lösung, Platz für neue Kommunikationsgeräte zu schaffen.

Zu den Vorteilen für Betreiber gehören die Umwandlung mit hohem Wirkungsgrad, die den Stromverbrauch und die Betriebskosten senkt, sowie die Flexibilität in großen Anlagen und Rechenzentrumslayouts.

Unternehmen können ihre Kabelkosten um 90 % senken und wertvollen freien Platz für den Einsatz weiterer Netzwerkgeräte nutzen. Die Einsparungen im Bereich Kabel könnten angesichts der Größe des globalen Kupferkabelmarktes erheblich sein, der bis 2023 voraussichtlich 50,8 Milliarden US-Dollar wert sein wird.

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Vertiv™ NetSure™ 400/48V Gleichstrom-Konvertersystem


Betreiber von Rechenzentren und Telekommunikationsunternehmen müssen ihre Infrastruktur ausbauen, um mit dem exponentiellen Anstieg des Datenverkehrs Schritt zu halten; und diejenigen Betreiber, die Technologie mit mehreren Stromtopologien einsetzen, geben möglicherweise mehr Geld aus, als nötig, was sich auf ihren 5G-Business Case auswirkt.

Die Umstellung auf ein 400V Gleichstromversorgungssystem muss jetzt angedacht werden. Die Gleichstromumwandlungstechnologie macht den Wechsel so einfach wie nie zuvor.

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