DATACENTERS : une alimentation sécurisée indispensable pour assurer la continuité de service

Groupes électrogènes de 2 800 kVa installés dans des conteneurs refroidis sur le toit d'un bâtiment de 13 étages de la City à Londres.

Les entreprises, petites ou grandes, publiques ou privées, dépendent de plus en plus de la nécessité de garantir un haut niveau de disponibilité pour leur centre informatique ou datacenter. Or la disponibilité, mais aussi la sécurité d’un datacenter, repose pour une grande part sur son alimentation électrique et celle-ci doit être en conséquence hautement sécurisée. Les ASI (Alimentations statiques sans interruption), ou onduleurs, associées à des groupes électrogènes restent essentielles, mais leur technologie et leurs caractéristiques évoluent pour suivre les besoins des utilisateurs.

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Avec le développement du « cloud computing », du big data et de la virtualisation, mais aussi des réseaux sociaux ou de l’utilisation croissante d’Internet, le coût d’un arrêt ou d’une perturbation augmente fortement et va souvent se doubler d’une perte d’image pour la société lorsque cela affecte des opérateurs Internet ou de télécommunications. Et dans le même temps la durée moyenne de coupure annuelle de l’alimentation électrique reste élevée en France, selon les statistiques d’ErDF, et aurait atteint 66 minutes en 2014.

Dans ces conditions, l’installation d’onduleurs avec leur stockage d’énergie associés à des groupes électrogènes pour les installations les plus importantes reste la règle, mais ces équipements doivent être intégrés dans une distribution électrique sécurisée de l’arrivée du distributeur d’électricité à l’entrée dans les équipements informatiques (serveurs, baies) et l’alimentation des installations vitales de refroidissement et de sécurité (incendie, contrôle d’accès, supervision).

Définir la solution d’énergie sécurisée la mieux adaptée à ses besoins

Il n’existe pas une solution universelle mais des approches spécifiques en fonction des besoins des applications en termes de disponibilité, d’évolution prévisible dans le temps de la puissance, de la réglementation ou de la politique de maintenance. Ces solutions seront différentes s’il s’agit de la rénovation d’un datacenter ou d’un bâtiment neuf, sans oublier les questions de budget. L’utilisation de la redondance et la conception d’installations électriques résilientes constituent des principes de base. Pour cela, les bureaux d’études et concepteurs se réfèrent généralement à la classification des installations en niveaux TIER 1 à 4 et/ou à la norme de l’ANSI TIA 942. Aujourd’hui, la plupart des datacenters d’entreprise ou de colocation sont réalisés en TIER 3 ou 4, le TIER 4 donnant une indisponibilité potentielle de 24 minutes par an, mais avec beaucoup d’éléments d’infrastructure doublés ou tolérants aux pannes. Pour Pascal Perrin, Group Business Developer Datacenter de Legrand, « les facteurs à considérer pour assurer la continuité de service sont multiples : MTTR (temps moyen de réparation), flexibilité et modularité des installations, viabilité du facteur humain, maintenabilité… Cependant le choix d’une architecture fonction du niveau de criticité et de tolérance de panne souhaité reste un choix majeur ».

Quelques exemples de « bonnes pratiques » :

  • des tableaux MT et BT spécifiés et testés de façon à garantir les niveaux de disponibilité et de maintenabilité quelle que soit la phase du cycle de vie ;
  • de l’appareillage de commande et de protection intégrant des possibilités de mesure et de communication ;
  • des canalisations électriques préfabriquées ;
  • une architecture de contrôle et de monitoring associée à celle de la distribution de puissance ;
  • une étude de sélectivité et des réglages pour toutes les protections MT et BT des tableaux et armoires pour toutes les configurations d’alimentation : réseau, onduleurs, groupes électrogènes.

Onduleurs : modularité, redondance et efficacité énergétique

Les dernières générations d’ASI triphasées mises sur le marché par les principaux constructeurs en 2014 et début 2015 mettent à profit l’évolution des composants de puissance et la mise au point de nouveaux schémas électroniques pour proposer des équipements moins encombrants, avec des rendements plus élevés, y compris à faible charge (ce qui est souvent le cas lors de la phase de démarrage d’un datacenter), une communication plus complète pour s’intégrer dans tous les types de gestion du bâtiment ou les logiciels de DCIM (Datacenter Infrastructure Management), plus faciles à installer et à maintenir.

Pour Patrick Bois, Business Development Director IT Business de Schneider Electric, « cela fait partie des bénéfices client apportés par la nouvelle gamme Galaxy VM grâce à son nouveau schéma breveté de convertisseur à 4 niveaux : rendement de 96,5 % dès 25 % de charge en mode double conversion et 99 % en mode ECOnversion TM avec correction des harmoniques, offre de batterie modulaire, large plage de tension d’entrée, communication Ethernet-modbus ou Jbus ».

Pour Jean-Marie Demarty, directeur général de Riello UPS France, « Riello a choisi la modularité pour sa nouvelle gamme Multipower avec des armoires pouvant contenir jusqu’à 7 modules de 42 kW, quatre de ces ASI pouvant être mises en parallèle pour atteindre 1MW de puissance avec une redondance. Ces onduleurs sont également disponibles avec des armoires de batteries modulaires pouvant contenir jusqu’à 9 packs de batteries avec un système de contrôle pour surveiller l’état de chaque module ». Cette évolution, nécessaire très souvent pour les salles d’hébergeurs qui vont peu à peu compléter leurs baies et leurs travées, peut aussi se faire en ajoutant des modules complets en parallèle avec les équipements existants. Une solution qui peut être proposée avec une gestion intelligente des modules telle que le système IEMi (Intelligent Energy Management Integreted) de GE Industrial Solutions, en utilisant ces modules de manière dynamique pour optimiser le rendement. Eaton a de son côté développé la technologie Hot Sync pour partager la charge d’une façon efficace et fiable entre les unités de puissance.

Les batteries qui vont assurer une autonomie de plusieurs minutes doivent aussi être choisies avec soin, et il est important de suivre ces batteries pendant tout leur cycle de vie pour évaluer leur état et détecter une défaillance. C’est l’objectif du « Programme d’optimisation batterie » d’Emerson Network Power qui, par une combinaison personnalisée de tests de décharge et de tests de résistance interne, permet d’évaluer l’état de la batterie et ses besoins d’entretien. Les ASI, batteries et groupes électrogènes, ont également besoin d’être testés avant mise en service, mais aussi régulièrement en exploitation grâce à un banc de charge/décharge. Pour Emmanuel Bour, directeur général de Rentaload, un spécialiste français de ces charges mobiles, « il est important de simuler le comportement de ces équipements, mais aussi de simuler la charge réelle des futurs serveurs pour tester directement les moyens de climatisation. Rentaload a ainsi développé des bancs de charge rackables de 7 kW mono et 11 kW tri s’intégrant dans les baies 19’’ pour les tests de climatisation et tests électriques ».

Les groupes électrogènes vont prendre le relais en cas de coupure longue

Les ASI et leurs batteries vont assurer en cas de coupure l’alimentation du datacenter, mais pour des raisons de coût et d’encombrement cette autonomie ne dépassera pas 5 à 30 minutes. À partir d’un temps prédéfini, les groupes électrogènes prendront le relais pour des durées qui peuvent atteindre 48 à 72 heures.

Xavier Manceau, directeur commercial de SDMO, donne l’exemple d’un datacenter ultrasécurisé dans une banque en Angleterre : « Le site dispose d’une redondance 2x (N+1) avec deux demi-centrales composées de 4 jeux de barres de 2 groupes interconnectés par des disjoncteurs motorisés. La puissance installée de 16×2000  kVA est 2,5 fois la puissance totale requise. Ces groupes, comme c’est souvent le cas pour plus de flexibilité, sont installés en conteneurs insonorisés à l’extérieur. » Pour les groupes, la communication est aussi importante avec des systèmes de contrôle-commande et une supervision depuis une tablette, un smartphone ou un ordinateur, comme le système APM 802 de SDMO. Pour le classement TIER 3 ou 4, chaque groupe doit avoir des équipements auxiliaires redondants.

DCIM : pour optimiser l’efficacité énergétique et la disponibilité

Le DCIM (Datacenter Information Management) est un outil global de pilotage pour la gestion des capacités et la prise de décisions pour atteindre la meilleure efficacité en maîtrisant l’espace informatique avec des alertes et des alarmes pour l’alimentation sécurisée et la climatisation. Ces solutions DCIM permettent par exemple d’identifier au niveau des alimentations les équipements non redondants avant la maintenance d’une chaîne électrique. Une partie des informations traitées viennent des prises « intelligentes » dans les baies de serveurs sur les PDU (Power Distribution Units). Cela va éviter par exemple de perdre un rack serveur lorsqu’un administrateur informatique surcharge par inadvertance une barrette d’alimentation qui était à son maximum. En effet, rien ne sert d’avoir une alimentation sécurisée si la panne se produit à l’entrée du serveur pour une simple surcharge d’une protection.

Ne pas oublier quelques bonnes pratiques pour un site sensible

Patrick Bois donne « quelques bonnes pratiques pour ces sites sensibles » :

  • concevoir l’architecture électrique et dimensionner les installations en intégrant les besoins de demain ;
  • permettre la maintenance et les essais sans perturber le process ;
  • disposer des ressources en personnel, internes et externes, performantes ;
  • se préparer à une gestion de crise électrique par des exercices et des entraînements ;
  • assurer la traçabilité des événements.

Car, en cas de crise, le facteur humain reste très important dans ces installations complexes ».

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