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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rechenzentrum nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Rechenzentren bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von Rechenanlagen, die aus mehreren Servern bestehen können. Die Server sind in sogenannten Serverracks zusammengefasst.
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Die Energieversorgung der Rechenanlagen erfolgt über das öffentliche Spannungsversorgungsnetz. Das öffentliche Spannungsversorgungsnetz stellt in Deutschland eine Wechselspannung von 230 V bei 50 Hz zur Verfügung.
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Die meisten der Komponenten der Rechenanlage benötigen jedoch Gleichspannung auf einem wesentlich niedrigeren Niveau, beispielsweise 12 V, 5 V oder 3,3 V. Die Spannung der Prozessoren der Rechenanlage beträgt sogar zumeist nur 1,6 V.
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Für die Versorgung der Rechenanlage über das öffentliche Spannungsversorgungsnetz ist somit eine Vielzahl von Spannungswandlungen notwendig, um die gewünschten Spannungen zu erhalten.
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Darüber hinaus weisen Rechenzentren häufig Klimaanlagen auf, um die bei der Spannungswandlung bzw. von den Rechenanlagen erzeugte Wärme abzuführen. Dabei kommen häufig Kompressionskältemaschinen zum Einsatz, die elektrisch betrieben sind.
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Weltweit gibt es eine steigende Anzahl an Rechenzentren mit stark steigendem Energiebedarf. Inzwischen beträgt der Energiebedarf der weltweit genutzten Informationstechnologie bereits über 10% des gesamten Stromverbrauchs, wobei Prognosen zufolge der Stromverbrauch der Informationstechnologie in den nächsten Jahren noch stark ansteigen wird.
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Wird der Energiefluss von einem Primärenergieträger bis zu dem Prozessor eines typischen Rechenzentrums betrachtet, so ergibt sich ein Primärenergieverbrauchsfaktor von ca. 14. Dies bedeutet, dass für die von einem Prozessor erfolgte Leistungsaufnahme an elektrischer Energie das 14-fache an Primärenergie eingesetzt werden muss.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rechenzentrum bereitzustellen, das eine hohe Energieeffizienz aufweist.
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Die Aufgabe wird durch ein Rechenzentrum mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Energieversorgung eines Rechenzentrums gemäß Anspruch 14 gelöst.
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Die Erfindung sieht ein Rechenzentrum mit mindestens einer aus mehreren Servern bestehenden Rechenanlage, mit einer Energieversorgungsanlage zur Hauptenergieversorgung des Rechenzentrums und mit einer Kühlanlage zur Kühlung der Rechenanlage vor, bei der die Energieversorgungsanlage mindestens einen Gleichspannungserzeuger aufweist und ein Gleichspannungsnetz die mindestens eine Rechenanlage und die Energieversorgungsanlage verbindet.
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Durch das Vorsehen einer eigenen Energieversorgungsanlage, die Gleichspannung erzeugt und eines Gleichspannungsnetzes, das die Rechenanlage mit Gleichspannung der Energieversorgungsanlage versorgt, werden aufwändige und verlustbehaftete Spannungswandlungen insbesondere von Wechselspannung auf Gleichspannung vermieden. Da ein Großteil des Energieverlustes durch Spannungswandlungen in Wärmeenergie umgewandelt wird, hat die Vermeidung der Spannungswandlungen den Vorteil, dass die in einem Rechenzentrum erzeugte Abwärme reduziert wird. Dadurch können die Kühlanlagen zur Kühlung des Rechenzentrums bzw. der Rechenanlage kleiner dimensioniert werden bzw. der Energieverbrauch der Kühlanlagen reduziert werden.
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Insgesamt wird der Energiebedarf des Rechenzentrums dadurch deutlich verringert.
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Ferner ist durch die Bereitstellung einer eigenständigen Energieversorgungsanlage für ein Rechenzentrum eine mobile Lösung eines Rechenzentrums möglich, beispielsweise als Containerlösung. Dabei kann ein Container beispielsweise die Rechenanlage und ein Container die Energieversorgungs- sowie Kühlanlage aufnehmen.
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Die Erfindung kann vorsehen, dass die Energieversorgungsanlage ein Blockheizkraftwerk ist. Blockheizkraftwerke sind in verschiedenen Ausführungen kommerziell verfügbar, wobei diese darüber hinaus einen relativ hohen elektrischen Wirkungsgrad von ca. 40% und mehr erreichen. Der durchschnittliche Wirkungsgrad des Kraftwerkparks des öffentlichen Spannungsversorgungsnetzes beträgt etwa 38–40%. Aufgrund von in dem Hochspannungsnetz erfolgten Spannungswandlungen sowie Übertragungsverlusten in den Stromleitungen ist der Primärenergienutzungsgrad ”ab Steckdose” somit bei nur ca. 30–36%. Ein dezentral von dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz platziertes Blockheizkraftwerk, das als Energieversorgungsanlage zur Hauptenergieversorgung eines Rechenzentrums dient, liefert somit eine wesentlich verbesserte Energiebilanz.
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Die Kühlanlage kann eine Sorptionskältemaschine aufweisen. Dadurch kann beispielsweise die von der Energieversorgungsanlage, beispielsweise dem Blockheizkraftwerk, erzeugte Abwärme zur Energieversorgung der Kühlanlage dienen, so dass keine oder nur eine geringe separate Energieversorgung für die Kühlanlage notwendig ist. Dazu kann die Sorptionskältemaschine beispielsweise über ein Abwärmeleitungssystem mit der Energieversorgungsanlage verbunden sein.
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Durch die Verwendung einer Sorptionskältemaschine anstelle der nach dem Stand der Technik verwendeten Kompressionskälteanlagen wird nahezu keine zusätzliche elektrische Energie für den Betrieb der Kälteanlage benötigt. Bei bekannten Rechenzentren, die Kompressionskälteanlagen umfassen, beträgt die benötigte elektrische Energie für die Kompressionskälteanlage etwa 50–100% der für die Hardware der Rechenanlage benötigten elektrischen Leistung. Dadurch wird alleine durch die Verwendung von Sorptionskälteanlagen der Energieverbrauch des gesamten Rechenzentrums deutlich verringert.
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Der Gleichspannungserzeuger kann ein Gleichspannungsgenerator oder ein Drehspannungsgenerator mit Gleichrichterschaltung sein. Derartige Gleichspannungserzeuger werden in vorteilhafter Weise drehend angetrieben, so dass beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder eine Gasturbine in der Energieversorgungsanlage verwendet werden können. Die Energieversorgungsanlage kann auch eine photovoltaische Solaranlage oder eine Brennstoffzelle aufweisen, so dass regenerative Energien zum Betrieb einer Energieversorgungsanlage verwendet werden können.
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Die Erfindung kann ferner eine Notspannungsversorgungsanlage für eine unterbrechungsfreie Spannungsversorgung aufweisen.
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Die Notspannungsversorgungsanlage kann beispielsweise ein Notfallspannungsnetz aufweisen, das mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz verbunden ist, wobei das Notfallspannungsnetz eine Gleichrichterschaltung aufweist. Das öffentliche Spannungsversorgungsnetz dient somit als Notspannungsversorgung für das erfindungsgemäße Rechenzentrum. Dies hat den Vorteil, dass die in der Notspannungsversorgungsanlage verwendeten Komponenten, wie beispielsweise die Gleichrichterschaltung, einen sehr schlechten Wirkungsgrad aufweisen können und somit aus günstigen Komponenten zusammengestellt werden können, da der Betrieb der Notspannungsversorgungsanlage zumeist nur über einen sehr kurzen Zeitraum erfolgt und somit ein schlechter Wirkungsgrad unerheblich ist. Darüber hinaus steht das öffentliche Spannungsversorgungsnetz dauerhaft und nahezu ohne Einschränkung zur Verfügung, so dass es sich ideal für eine Notspannungsversorgung eignet.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Notspannungsversorgungsanlage einen Schwungmassenspeicher aufweisen, der mit dem Gleichspannungsgenerator oder dem Drehspannungsgenerator oder einem Notspannungsgenerator verbunden ist. Der Schwungmassenspeicher wird während des normalen Betriebes von der Energieversorgungsanlage betrieben und kann im Falle eines kurzfristigen Ausfalls des Antriebs der Energieversorgungsanlage, beispielsweise des Verbrennungsmotors oder der Gasturbine, für einige Minuten eine unterbrechungsfreie Spannungsversorgung bereitstellen, indem der Gleichspannungsgenerator oder der Drehspannungsgenerator weiterhin von der in dem Schwungmassenspeicher gespeicherten kinetischen Energie angetrieben werden oder über einen separaten von dem Schwungmassenspeicher angetriebenen Notspannungsgenerator eine Gleichspannung erzeugt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Notspannungsversorgungsanlage auch einen Elektromotor aufweisen, der mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz verbunden ist, über den der Gleichspannungsgenerator, der Drehspannungsgenerator oder ein Notspannungsgenerator antreibbar ist. Selbstverständlich kann die Notspannungsversorgungsanlage anstelle des Elektromotors auch einen Verbrennungsmotor aufweisen.
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Durch das Vorsehen von einer Notspannungsversorgungsanlage mit einem Schwungmassenspeicher und einem mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz verbundenen Anlagenteil kann eine redundante Notspannungsversorgung bereitgestellt werden.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Versorgung des Rechenzentrums über ein Gleichspannungsnetz hat in Bezug auf die Energieversorgungsanlage und/oder die Notspannungsversorgungsanlage den Vorteil, dass bei der Verwendung von Generatoren die Drehzahl nahezu frei wählbar ist. Es ist somit keine Synchronität zu einem externen Spannungsnetz notwendig. Dadurch kann die Antriebsvorrichtung der Energieversorgungsanlagen bzw. der Schwungmassenspeicher oder der Elektromotor oder Verbrennungsmotor der Notspannungsversorgungsanlage bezüglich ihrer Drehzahl optimiert werden. Dadurch kann eine Effizienzsteigerung vorgenommen werden.
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Die Erfindung sieht ferner vor, dass an der Rechenanlage eine Störungsauskopplungsanlage angeordnet ist, die mindestens eine Spule, mindestens einen Kondensator und mindestens eine Sicherung aufweist. Dadurch kann ein Ausfall des gesamten Gleichspannungsnetzes im Falle eines Kurzschlusses an einer Rechenanlage verhindert werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn jede Rechenanlage eine separate Störungsauskopplungsanlage aufweist.
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In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Energieversorgungsanlage Gleichspannung auf unterschiedlichem Spannungsniveau erzeugt. Dabei können beispielsweise Gleichspannungen im Bereich von 300 V–450 V, 12 V, 5 V, 3,3 V und/oder 1,6 V erzeugt werden. Die unterschiedlichen Komponenten der Rechenanlage eines Rechenzentrums benötigen im Betrieb unterschiedliche Spannungsniveaus. Beispielsweise wird eine Festplatte auch häufig mit 12 V Gleichspannung betrieben. Verschiedene mit dem Mainboard verbundene Komponenten benötigen beispielsweise 5 V oder 3,3 V Gleichspannung. Prozessoren hingegen werden häufig bei einer Gleichspannung von 1,6 V betrieben. Durch die Erzeugung von Gleichspannung auf unterschiedlichem Spannungsniveau direkt an der Energieversorgungsanlage kann somit auf effiziente Weise die benötigte Gleichspannung erzeugt werden und ohne Spannungswandlungsverluste der Rechenanlage zugeführt werden. Selbstverständlich ist bei Erzeugung von unterschiedlichen Gleichspannungen für jedes Spannungsniveau ein separater Leitungsstrang im Gleichspannungsnetz notwendig.
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Die Erfindung kann ferner vorsehen, dass in dem Gleichspannungsnetz mindestens eine Gleichspannungswandlungsschaltung angeordnet ist. Sofern in der Rechenanlage ein Spannungsniveau benötigt wird, das von der Energieversorgungsanlage nicht bereitgestellt wird, kann über die Gleichspannungswandlungsschaltung die von der Energieversorgungsanlage erzeugte Gleichspannung auf das gewünschte Spannungsniveau konvertiert werden. Beispielsweise ist es auch möglich, dass von der Energieversorgungsanlage zusätzlich oder alternativ zu einer Gleichspannung zwischen 300–450 V eine 12 V-Spannung erzeugt wird und diese an einem entsprechenden Leitungsstrang des Gleichspannungsnetzes anliegt. Über eine Gleichspannungswandlungsschaltung kann die 12 V-Spannung dann in die von der Rechenanlage verwendeten Spannungsniveaus von 5 V, 3,3 V und 1,6 V konvertiert werden, wobei eine derartige Konvertierung sehr effizient vorgenommen werden kann.
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Durch die direkte Erzeugung von beispielsweise einer 12 V-Spannung, können Spannungswandlungsverluste bei der Konvertierung einer Spannung höheren Niveaus auf 12 V vollständig vermieden werden.
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Eine in dem Gleichspannungsnetz angeordnete Gleichspannungswandlungsschaltung hat darüber hinaus den Vorteil, dass für mehrere Server eine Gleichspannungswandlung vorgenommen werden kann, so dass diese besonders effizient ist.
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Bei einer Systemarchitektur der Server nach dem Stand der Technik ist heutzutage zumeist ein Netzteil mit einem Wirkungsgrad von unter 80° vorgesehen, das mit Wechselspannung betrieben wird. Dem Netzteil ist meist ein Gleichspannungswandler mit einem Wirkungsgrad im Bereich von 70–85% für die Prozessoren nachgeschaltet. Der Gesamtwirkungsgrad der Spannungsbereitstellung des Prozessors innerhalb des Servers liegt somit bei ca. 55–70%.
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Durch eine geänderte Architektur der Rechenanlage bzw. des Rechenzentrums, indem unterschiedliche Gleichspannungsniveaus erzeugt werden bzw. unterschiedliche Gleichspannungsniveaus zentral im Gleichspannungsnetz über Gleichspannungswandlungsschaltungen bereitgestellt werden, kann der Wirkungsgrad für die Spannungsbereitstellung eines Prozessors auf einen Wirkungsgrad von ca. 90–98% erhöht werden.
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Die Energieversorgungsanlage des erfindungsgemäßen Rechenzentrums kann beispielsweise auch über biogene Kraftstoffe betrieben werden, so dass eine nahezu vollkommen neutrale CO2-Bilanz ermöglicht wird.
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Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zur Energieversorgung eines Rechenzentrums vor, wobei in einer Energieversorgungsanlage eine Gleichspannung erzeugt wird und die Energieverteilung von der Energieversorgungsanlage zu mindestens einer Rechenanlage des Rechenzentrums mittels Gleichspannung erfolgt.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die erforderliche Gleichspannung für Komponenten der Rechenanlage zentral durch Gleichspannungswandlung der von der Energieversorgungsanlage erzeugten Gleichspannung konvertiert wird.
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Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Energieversorgungsanlage Gleichspannungen auf unterschiedlichen Spannungsniveaus erzeugt und einzelne Komponenten der Rechenanlage direkt mit der für den Betrieb dieser Komponenten erforderlichen Spannung versorgt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorsehen, dass über die Energieversorgungsanlage Gleichspannung von 300–450 V, 12 V, 5 V, 3,3 V und/oder 1,6 V erzeugt wird, oder dass durch die Gleichspannungswandlung Gleichspannung von 300–450 V, 12 V, 5 V, 3,3 V und/oder 1,6 V bereitgestellt wird.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden 1–10, in denen unterschiedliche Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Rechenzenten schematisch gezeigt sind, näher erläutert.
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In den 1-10 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 schematisch gezeigt. Das Rechenzentrum 1 weist eine Energieversorgungsanlage 2 zur Hauptenergieversorgung des Rechenzentrums 1 und eine Rechenanlage 3 auf, die aus mehreren Servern 5 besteht. Die Rechenanlage wird über eine Kühlanlage 7 gekühlt.
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Die Energieversorgungsanlage weist einen Gleichspannungserzeuger 9 auf, der Gleichspannung für die Rechenanlage 1 erzeugt. Ein Gleichspannungsnetz 11 verbindet die Rechenanlage 3 mit der Energieversorgungsanlage 2. Darüber hinaus weist die Rechenanlage 1 eine Notspannungsversorgungsanlage 13 auf, die eine unterbrechungsfreie Spannungsversorgung der Rechenanlage 3 bereitstellt, indem sie im Notfall, wenn beispielsweise Teile der Energieversorgungsanlage 2 ausfallen, Gleichspannung zur Verfügung stellt.
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Die erfindungsgemäße Rechenanlage 1 hat den Vorteil, dass durch die Versorgung der Rechenanlage 3 über ein Gleichspannungsnetz 11 aufwändige Spannungswandlungen von Wechselstrom auf Gleichstrom vermieden werden. Darüber hinaus ist eine dezentral angeordnete, dem Rechenzentrum 1 zugeordnete Energieversorgungsanlage 2 sehr energieeffizient, da Leitungsverluste für die Zuleitung der elektrischen Energie, wie sie beispielsweise in einem öffentlichen Stromnetz vorliegen, vermieden werden. Dadurch ist ein sehr energieeffizientes Rechenzentrum bereitstellbar.
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Die Energieversorgungsanlage 2 kann generell als Blockheizkraftwerk ausgebildet sein und einen Blockheizkraftwerksmotor 4 aufweisen, der dem Gleichspannungserzeuger 9, der beispielsweise als Generator ausgebildet ist, antreibt.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 besteht der Gleichspannungserzeuger aus einem Drehspannungsgenerator 9a und einer Gleichrichterschaltung 9b. Der Gleichspannungserzeuger erzeugt Gleichspannung auf einem Spannungsniveau von 12 V. Das Gleichspannungsnetz 11 weist einen ersten Leitungsstrang 11a auf, über den die 12 V-Gleichspannung direkt an der Rechenanlage 3 anliegt, so dass einzelne Komponenten der Server 5, die mit einer 12 V-Gleichspannung betrieben werden, direkt versorgt werden können. Darüber hinaus weist das Gleichspannungsnetz 11 eine Gleichspannungswandlungsschaltung 11b auf, über die Gleichspannungen auf einem niedrigeren Niveau, beispielsweise 5 V, 3,3 V und/oder 1,6 V, erzeugt werden können. Über zweite und dritte Leitungsstränge 11c, 11d werden Gleichspannungen niedrigeren Niveaus ebenfalls an die Server 5 der Rechenanlage 3 angelegt.
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Die Notspannungsversorgungsanlage 13 besteht bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Schwungmasse 15, die von dem Blockheizkraftwerksmotor 4 dauerhaft mitangetrieben wird. In dem Schwungmassenspeicher 15 wird kinetische Energie gespeichert. Beim Ausfall des Blockheizkraftwerksmotor kann diese kinetische Energie dazu benutzt werden, um den Drehstromgenerator 9a für einen kurzen Zeitraum weiter anzutreiben und somit Gleichspannung zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich weist die Notspannungsversorgungsanlage einen Elektromotor 17 auf, der an die öffentliche Spannungsversorgung 20 angeschlossen ist. Im Notfall kann über den Elektromotor 17 der Drehstromgenerator 9a angetrieben werden, um Gleichstrom zu erzeugen. Die Notspannungsversorgungsanlage 13 weist somit zwei Systeme zur Notspannungsversorgung auf, die redundant sind, da der Schwungmassenspeicher 15 eine mechanische Lösung ist und der von der öffentlichen Spannungsversorgung 20 angetriebene Elektromotor von dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 20 abhängig ist. Dadurch kann eine besonders zuverlässige Notfallspannungsversorgungsanlage 13 bereitgestellt werden.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 gezeigt. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Energieversorgungsanlage 2 einen Gleichspannungserzeuger 9 in Form eines Drehstromgenerators 9a mit nachgeschaltetem Gleichrichter 9b auf, der eine 450 V-Gleichspannung erzeugt. Das Gleichspannungsnetz 11 weist eine Gleichspannungswandlungsschaltung 11b auf, die die 450 V-Gleichspannung auf niedrigere Spannungsniveaus konvertiert. Über Leitungsstränge 11c, 11d, 11e liegen die Gleichspannungen unterschiedlichen Spannungsniveaus, beispielsweise 12 V, 5 V, 3,3 V und/oder 1,6 V, direkt an den Servern 5 der Rechenanlage 3 an. über ein Abwärmeleitungssystem 22 wird die von dem Blockheizkraftwerksmotor 4 erzeugte Abwärme an die Kühlanlage 7. Die Kühlanlage 7 ist als Sorptionskältemaschine ausgebildet. Die Abwärme des Blockheizkraftwerksmotor dient dabei zur Energieversorgung der Sorptionskältemaschine, so dass eine Kühlung der Rechenanlage 3 auf besonders energieeffiziente Weise bereitgestellt werden kann, indem die Abwärme der Energieversorgungsanlage 2 genutzt wird. Die Notspannungsversorgungsanlage 13 besteht in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Schwungmassenspeicher 15, der vom Blockheizkraftwerksmotor 4 angetrieben wird. Zusätzlich sieht die Notspannungsversorgungsanlage 13 vor, dass das öffentliche Spannungsversorgungsnetz 20 über ein Notfallspannungsnetz 25 mit einer zweiten Gleichrichterschaltung 21 mit dem Gleichspannungsnetz 11 verbunden ist. Im Notfall kann dieser Teil der Notspannungsversorgungsanlage 13 dem Gleichspannungsnetz 11 zugeschaltet werden, so dass der Gleichstrom aus dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 20 erzeugt wird.
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Genauso wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Notspannungsversorgungsanlage 13 in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei redundanten Systemen.
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Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 entspricht im Wesentlichen dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dass Energieversorgungsanlage 2 anstelle eines Drehstromgenerators 9a mit nachgeschalteter Gleichrichterschaltung 9b eine Gleichstrommaschine 9c aufweist, die direkt Gleichstrom von 450 V erzeugt.
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4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 schematisch dargestellt. Die Energieversorgungsanlage 2 weist als Gleichspannungserzeuger eine Gleichstrommaschine 9c auf, die eine 12 V-Spannung erzeugt. Das Gleichspannungsnetz 11, das die Energieversorgungsanlage 2 mit der Rechenanlage 3 verbindet, entspricht im Wesentlichen dem in der 1 beschriebenen Gleichspannungsnetz 11. Neben dem bereits in Verbindung mit den vorangegangenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Schwungmassenspeicher 15 weist die Notspannungsversorgungsanlage 13 bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Notfallspannungsnetz 25 mit einer zweiten Gleichrichterschaltung 21 sowie einer zweiten Gleichspannungswandlungsschaltung 23 auf, über die Wechselspannung aus dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz in die 12 V-Gleichspannung des Gleichspannungsnetzes 11 umgewandelt wird. Die Spannungsversorgungsanlage 13 weist somit neben dem mechanischen Notspannungsversorgungsanlagenteil einen elektrischen Notspannungsversorgungsanlagenteil, der von dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 20 abhängig ist.
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Als Komponenten wie dem zweiten Gleichrichter 21 und der Gleichspannungswandlungsschaltung 23 der Notspannungsversorgungsanlage 13 können Komponenten mit einem sehr schlechten Wirkungsgrad verwendet werden, da die Notspannungsversorgungsanlage 13 nur kurzzeitig zum Einsatz kommt, wenn andere Komponenten ausgefallen sind. Dabei spielt der Wirkungsgrad dieser Anlagenteile nur eine sehr untergeordnete Rolle.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kühlanlage 7 wiederum als Sorptionskälteanlage ausgebildet, die über ein Abwärmeleitungssystem 22 mit Abwärme der Energieversorgungsanlage 2 versorgt wird.
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In 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 gezeigt. Das Rechenzentrum entspricht im Wesentlichen dem in der 4 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums, wobei die Notspannungsversorgungsanlage 13 mit der Notspannungsversorgungsanlage des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ersetzt ist.
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Das in 6 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums entspricht im Wesentlichen dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei der Gleichspannungsgenerator 9c bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel direkt Gleichspannung auf unterschiedlichen Spannungsniveaus erzeugt. Das Gleichspannungsnetz 11 besteht aus mehreren unabhängigen Leitungssträngen 11a, 11c, 11d, die Spannungen auf unterschiedlichen Spannungsniveaus, beispielsweise 12 V, 5 V und 3,3 V, an der Rechenanlage 3 zur Verfügung stellt.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 gezeigt. Das in 7 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei die Kühlanlage 7 als Sorptionskältemaschine ausgebildet ist, die von dem Blockheizkraftwerksmotor 4 über ein Abwärmeleitungssystem 22 mit Abwärme versorgt wird.
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Das in 8 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums entspricht dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums, wobei die Notstromversorgungsanlage 13 durch eine Notstromversorgungsanlage gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ersetzt worden ist.
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Das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums ist eine Weiterbildung des in 7 dargestellten Ausführungsbeispiels. Die Notstromspannungsversorgungsanlage 13 weist neben einem Schwungmassenspeicher 15 und einem Elektromotor 17, der mit dem Gleichspannungsgenerator 9 der Energieversorgungsanlage 2 verbunden ist und von dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 20 versorgt wird, auch ein Notfallspannungsnetz 25 mit einem zweiten Gleichrichter 21 und einer zweiten Gleichspannungswandlungsschaltung 23 auf, über die Gleichspannung von dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 20 an das Gleichspannungsnetz 11 angelegt werden kann. Die Notstromversorgungsanlage 13 weist somit drei unterschiedliche Komponenten auf, so dass drei unabhängige Notspannungsversorgungskomponenten vorliegen und somit eine dreifache Redundanz gegeben ist.
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In 10 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 gezeigt, das eine Weiterbildung des in 8 dargestellten Ausführungsbeispiels ist. Das in 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ist dahingehend ergänzt worden, dass die aus dem Schwungmassenspeicher 15 und von dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 20 versorgten Elektromotor 17 das Spannungsversorgungsnetz 11 zusätzlich über ein Notfallspannungsnetz 25 mit einer zweiten Gleichrichterschaltung 21 mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 20 verbunden ist. Die Notspannungsversorgungsanlage 13 des in 10 dargestellten Ausführungsbeispiels weist somit ebenfalls drei unabhängige Komponenten zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung auf.
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Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rechenzentrums 1 kann beispielsweise vorgesehen sein, dass direkt Gleichspannung auf einem Spannungsniveau erzeugt wird, das einer Prozessorspannung entspricht, beispielsweise 1,6 V. Bei derartigen Spannungsniveaus kann vorgesehen sein, dass supraleitende Materialien zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann der Gleichspannungsgenerator 9c und der Leitungsstrang 11d des Gleichspannungsnetzes 11 supraleitend ausgebildet sein.
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Die als Sorptionskältemaschine ausgebildete Kühlanlage 7 kann unterschiedlicher Bauart sein. Beispielsweise kann eine Absorptions- oder Adsorptions-Bauart vorliegen. Es kann sowohl die Abgaswärme als auch die Kühlmittelwärme des Blockheizkraftwerks zur Energieversorgung der Sorptionskältemaschine dienen.
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Das erfindungsgemäße Rechenzentrum hat durch die eigene Energieversorgungsanlage zur Hauptenergieversorgung des Rechenzentrums den Vorteil, dass auch mobile Lösungen möglich sind. Beispielsweise können die Rechenanlagen 3 in einem Container untergebracht sein und die Energieversorgungsanlage 2 sowie die Kühlanlage 7 in einem weiteren Container. Es sind somit auch Komponenten-Lösungen für die Architektur des Rechenzentrums 1 möglich, so dass einzelne Komponenten auf besonders einfache Art und Weise ausgetauscht werden können.