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Damit die Lichter in Schönebeck an der Elbe zuverlässig leuchten und es den Bewohnern angenehm warm bleibt, haben die Techniker der Stadtwerke ihr Rechenzentrum modernisiert.
IT-Racks, Klimatisierungslösung und Überwachungstechnik von Rittal helfen dabei, die Ausfallsicherheit der IT zu gewährleisten und gleichzeitig den Energieverbrauch zu senken.
Die Stadtwerke Schönebeck versorgen die 32.000 Einwohner der Stadt sowie das Umland mit Strom, Gas, Wasser und Wärme. Hierfür betrei-ben die Stadtwerke mit ihren mehr als 100 Mitarbeitern ein umfangreiches Leitungsnetz sowie mehrere moderne Blockheizkraftwerke. Insgesamt verwaltet der Versorger rund 40.000 Zähler und erbringt ergänzende Dienstleistungen, wie die Betriebskostenabrechnung für 8.500 Wohneinheiten.
IT steuert zentrale ProzesseIn den vergangenen Jahren hat die Bedeutung der IT-Systeme für die Stadtwerke immer weiter zugenommen. Das im EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) geregelte Einspeisemanagement erlaubt beispielsweise, dass Erzeuger ihren Strom variabel dem Netz zuführen können. Dies verlangt jedoch permanent verfügbare IT-Systeme. Auch künftige Lösungen wie Smart-Metering und die fortschreitende Digitalisierung von Geschäftsabläufen machen es notwendig, einen ausfallsicheren IT-Betrieb zu realisieren. Darüber hinaus wird im hauseigenen Rechenzentrum der Stadtwerke das Prozessleitsystem betrieben, das die Versorgungsnetze sowie die Eigenerzeugungsanlagen überwacht. Die IT-Umgebung hat daher eine hohe Bedeutung für die Versorgungssicherheit der etwa 17.000 angeschlossenen Haushalte sowie der Gewerbe- und Industriekunden. Wie wichtig die IT für das Tagesgeschäft ist, zeigt die Aussage von Thomas Heinemann, Leiter IT der Stadtwerke Schönebeck: „Wenn unsere IT-Systeme stillstehen, können wir die Mitarbeiter nach Hause schicken, weil die meisten administrativen und operativen Prozesse dann nicht mehr funktionieren.“
Reif für den Wechsel
Die Gebäudeinfrastruktur für das Rechenzentrum wurde um das Jahr 2000 installiert. Ein im Jahr 2014 gestartetes Modernisierungsprojekt sollte helfen, die Klimatechnik und Energieversor-gung zu verbessern und damit die Ausfallsicherheit zu erhöhen und Kosten zu senken. „In der Energiewirtschaft wird der Einsatz von IT-Systemen weiter zunehmen. Wir müssen daher die Ausfallsicherheit der Systeme weiter steigern und gleichzeitig den laufenden Betrieb günstiger gestalten“, erklärt Thomas Heinemann.
„Die Energiewende mit ihren technischen Veränderungen beim Betrieb der Stromnetze war einer der Gründe, dass wir unsere IT-Landschaft ausbauen mussten“, sagt Thomas Bolz, Bereichs-leiter Technik, Stadtwerke Schönebeck. „Denn nur mit modernen IT-Systemen können wir die Versorgungsnetze effizient steuern, um unseren Kunden preisgünstige Energieleistungen anbieten zu können“, unterstreicht Bolz.
Moderne Energieerzeugung
Zu den Besonderheiten der Stadtwerke Schönebeck zählt die eigene Energieer-zeugung über Blockheizkraftwerke (BHKW) sowie die Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), beispielsweise für Fernwärme. Bei der KWK werden in einem Kraftwerk gleichzeitig elektrischer Strom und thermische Energie gewonnen. Die primär erzeugte mechanische Energie, zum Beispiel von Gasmotoren, wird unmittelbar in elektrische Energie durch Generatoren umgewandelt. Die so entstehende Wärme wird für Heizzwecke (Nah- und Fernwärme) oder für Produktionsprozesse genutzt. „Der Vorteil der Kraft-Wärme-Kopplung besteht neben einer signifikanten CO2-Minderung in der hocheffizienten Erzeugung von Strom und Wärme. Wir erreichen Brennstoffnutzungsgrade im Bereich von 90 Prozent. Zum Vergleich dazu erreichen sehr gute Kraftwerke mit reiner Stromerzeugung etwas über 40 Prozent”, beschreibt Thomas Bolz.
Aus Kälte wird Wärme
Mit einem ausgefeilten Konzept ist es den Stadtwerken gelungen, die thermische Energie aus der Kraft-Wärme-Kopplung eines eigens zu diesem Zweck errichteten Blockheizkraftwerks ganzjährig zur Kühlung der IT und zur Erwärmung der Gebäude zu verwenden. Die thermische Energie des BHKW wird im Sommerbetrieb in der Adsorptionskältemaschine über einen chemischen Prozess zur Kühlung des Kaltwasserkreises der IT-Klimageräte genutzt. Die Leistung der Kältemaschine ist hierbei regelbar, um in der Übergangszeit das Verhältnis von genutzter Wärme oder Kälte dem Bedarf anzupassen. Bei ausreichend niedrigen Außentemperaturen von weniger als 10 Grad Celsius erfolgt die Kühlung über den ohnehin notwendigen Freikühler. Im Winterbetrieb wird die im BHKW erzeugte Wärme für die Gebäudeheizung und zur Warmwasserbereitung eingesetzt.
Im Rechenzentrum werden zur direkten Kühlung der Racks die integrier-ten Luft/Wasser-Wärmetauscher LCP Inline (Liquid Cooling Package) von Rittal mit Hochleistungswärmetauscher genutzt. Diese Klimatisierungsgeräte lassen sich innerhalb der Serverrack-Reihen montieren und liefern eine maximale Kühlleistung von bis zu 30 kW. Hierbei wird die warme Luft der IT-Komponenten an der Geräterückseite angesaugt, gekühlt und nach vorne wieder in den Kaltgang ausgeblasen, wo sie den Geräten erneut zugeführt wird. Als Kühlmittel kommt Wasser zum Einsatz, das über einen Freikühler oder eine Kältemaschine gekühlt wird.
Die sechs im Rechenzentrum verbauten TS IT Racks von Rittal sind mit herkömmlichen Server- und Netzwerkkomponenten ausgebaut. Im Sommer benötigt das Rechenzentrum bis zu 23 kW an Kälte. Um diese Kühlleistung zu erreichen, benötigt die Adsorptionskäl-temaschine etwa 45 kW an Wärme. Die Wärme stammt aus dem zugehörigen Blockheizkraftwerk, das eine thermi-sche Leistung von 48 kW liefert. Die Anlage ist nahezu ganzjährig für Wärme- oder Kälteerzeugung nutzbar, wobei überschüssige Wärme in Wärmespeichern gelagert wird.
Clevere Lösung
Die ursprüngliche Idee zur Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung entwickelten die Energiespezialisten der Stadtwerke, die anschließend gemeinsam mit Rittal weitere Berechnungen rund um das Klimakonzept durchführten. Hierbei wurden alternative Lösungsansätze berechnet und schließlich erfolgte die finale Validierung des Konzepts gemeinsam mit Rittal sowie mit der Netzwerk Kommunikationssysteme GmbH aus dem 40 Kilometer entfernten Barleben als Generalunternehmer.
Um die Sicherheit der Anlage zu steigern, wurde die Brandmelde- und Löschanlage DET-AC III in den Racks verbaut. Diese Lösung erkennt austretende Dämpfe und erste Rauchentwicklung sehr frühzeitig und kann so Alarm geben, lange bevor die Rauchmelder der Haustechnik reagieren. Sollte es zu einem beginnenden Brand kommen, entzieht das ausströmende Löschgas Novec 1230 die Wärme, sodass es nicht zu einem Feuer kommen kann. Als Generalunternehmer leitete die Netzwerk GmbH erfolgreich die operative Umsetzung rund um den Einbau der neuen LCP-Kühlgeräte, weiterer TS IT Racks sowie der Überwachungs- und Sicherheitssysteme.
Ausblick
Entstanden ist eine hocheffiziente Gesamtlösung, die den Energieeinsatz im Rechenzentrum für Klimatisierung und Strom optimiert und hierbei auch den Bedarf an Gebäudewärme berücksichtigt. Nach Schätzungen der Stadtwerke ergeben sich Einsparungen an den Betriebskosten für Gebäude und Rechenzentrum von 5.000 Euro im Jahr. Die neue Klimatechnik, die erneuerte Energieverteilung in den Racks sowie zusätzliche Sicherheitstechnik und das Moni-toring sind wichtige Komponenten, mit denen die Stadtwerke ihre Ziele erreicht haben, die Ausfallssicherheit zu erhöhen und die IT-Betriebskosten zu senken.
„Wir setzen bereits seit vielen Jahren erfolgreich die Rittal Produkte in unserer IT-Umgebung ein. In dem aktuellen Projekt unterstützten uns die Experten mit ihrem ausgezeichneten Fachwissen und ihrer langjährigen Erfahrung, sodass wir unsere Ziele erreicht haben, die Hochverfügbarkeit des Rechenzentrums zu sichern und die Klimakosten zu verringern”, resümieren Thomas Bolz und Thomas Heinemann übereinstimmend.
