Datacenters : les nouvelles solutions matérielles pour gagner en performance

Montage de batteries plomb étanche SWL de GS Yuasa. © GS Yuasa

Comme de nombreux secteurs industriels et commerciaux, les centres de données doivent s’adapter à l’évolution de la demande, mais aussi aux nouvelles réglementations et incitations pour une plus grande responsabilité environnementale. Et cela, dans un secteur très concurrentiel et impacté par la hausse du coût de l’énergie, les questions de cybersécurité et de continuité de service. Pour répondre à ces préoccupations, les matériels et équipements du datacenter évoluent vers plus de flexibilité, de fiabilité et d’efficacité énergétique.

Pendant des années, la disponibilité et la sécurité des datacenters ont été deux objectifs primordiaux pour les exploitants de centres de données, mais ces dernières années, la performance énergétique est devenue un enjeu important pour des raisons financières liées à l’augmentation rapide du coût de l’énergie, mais aussi pour des questions de responsabilité sociétale, de contexte réglementaire, voire de pression des clients. Tout cela fait que les data centers sont de plus en plus soumis à une obligation de résultats et doivent réduire leurs coûts d’exploitation, dont l’énergie représente une part importante. Cela se fait aussi pour une partie des clients dans le cadre d’une mutation vers le cloud et le Edge Computing. Les choix des opérateurs pour répondre à ces nouvelles contraintes vont avoir une incidence sur les solutions retenues pour les infrastructures électriques, avec plus de modularité, de flexibilité et d’équipements moins gourmands en énergie. Plus question de surdimensionner un équipement (onduleur, distribution électrique, groupe électrogène) en prévision d’un futur qui risque d’être bien loin du projet initial.

© ABB

Gagner en modularité, en efficacité énergétique, mais aussi en maintenabilité pour les onduleurs

L’onduleur reste un équipement quasi obligatoire pour assurer la sécurité et la continuité d’alimentation d’un datacenter. Sa consommation ne doit pas représenter plus de 5 à 10 % de la consommation électrique du site, mais les constructeurs proposent des équipements avec des rendements de plus en plus élevés.
Hatem Bouzidi, Datacenters Solution Segment Leader d’ABB France, donne l’exemple de la nouvelle gamme MegaFlex pour laquelle les critères d’efficacité énergétique et de modularité ont été retenus. « L’UPS MegaFlex d’ABB est l’innovation qui s’adapte à nos clients. En effet, le MegaFlex repose sur plusieurs bénéfices clients, qui sont également nos propositions de valeur sur le segment :

  • Encombrement réduit : l’UPS MegaFlex est le plus compact du marché avec une réduction de l’empreinte au sol pouvant aller jusqu’à 45 % sur une solution 1000 kW par rapport aux offres du marché. Quand on sait que le foncier et la surface au sol sont précieux dans le datacenter, il est important d’apporter des solutions permettant de réduire l’empreinte au sol, au bénéfice d’espaces plus importants pour les salles IT et les serveurs.
  • Efficacité énergétique : la solution MegaFlex surpasse ses concurrents en offrant des rendements de 97,4 %. Ce rendement qui est le plus élevé du marché permet 30 % de pertes de puissance en moins grâce aux UPS. De nos jours, l’aspect environnemental prend de plus en plus d’importance auprès des acteurs du datacenter, et apporter un gain sur les économies d’énergie est clef, surtout que la dépense énergétique représente 35 % du coût d’un datacenter : 30 % de pertes en moins sur 35 % de coût total de possession d’un datacenter, cela commence à parler au plus grand nombre. Toujours dans ce souci de durabilité et environnemental, le MegaFlex apporte une réduction des émissions de CO2 de l’ordre de 427 tonnes.
  • Modulaire et flexible : le MegaFlex est une solution modulaire et flexible ; vous pouvez installer dans un premier temps un ou plusieurs modules de 250 kW pouvant aller jusqu’à 1 500 kW. Cette offre s’inscrit dans le programme “pay-as-you-grow” d’ABB, c’est-à-dire payer au fur et à mesure, et permet de faire évoluer ses installations. Vous pouvez très bien commencer avec deux modules 250 kW et évoluer jusqu’à 1 250 kW une fois que vos charges et besoins évoluent. »
Onduleur modulaire MegaFlex d’ABB de 250 à 1 500 kW ©ABB

Une solution modulaire que Schneider Electric a retenue pour sa nouvelle gamme VL (200-500 kW). Cet onduleur compact à haute efficacité énergétique offre jusqu’à 99 % d’efficacité en mode ECOnversion. Son architecture modulaire et évolutive permet aux professionnels des datacenters d’augmenter leur alimentation sécurisée de 200 à 500 kW par modules de 50 kW, de manière progressive et flexible en fonction des besoins. Le Galaxy VL comporte une fonction nouvelle, le Live Swap, qui offre un design sécurisé pour l’ajout ou le remplacement des modules de conversion pendant que l’onduleur est totalement opérationnel.

 

 

Pour Mustafa Demirkol, vice-président Global 3 Phase UPS Offer Management & Marketing de Schneider Electric : « Le nouveau Galaxy VL à haute efficacité énergétique est une vraie innovation dans le domaine des onduleurs. Il est conçu pour aider nos clients à se développer, tout en limitant le coût d’exploitation. Il s’inscrit dans notre objectif de répondre aux besoins futurs en matière de datacenters et aux exigences d’adaptabilité, de résilience, d’efficacité et de développement durable. Ce nouveau venu dans la gamme Galaxy profite du label Green Premium, qui offre une performance optimisée, qui est conforme aux objectifs de développement durable et qui vient combler le manque de produits d’alimentation électrique de gamme intermédiaire sur le marché. »

Cette gamme intermédiaire complète la gamme Galaxy VX (500-1 500 kW) utilisant le même mode ECOnversion en complément du mode double conversion pour des rendements de 96,3 % à 99 %. La puissance peut être adaptée avec des modules de 250 kW. Et pour limiter les coûts de refroidissement des locaux techniques dans lesquels il est installé et qu’il puisse fonctionner en cas de panne de climatisation, le Galaxy VX peut fournir 100 % de capacité à 40 °C et continuer à fonctionner à 50° avec un déclassement.

Onduleur Vertiv Liebert EXM2 100-250 kVA ©Vertiv

Vertiv a également retenu pour sa nouvelle gamme Liebert EXM2 (100-250 kW) des solutions techniques offrant un rendement élevé à 97 % en mode double conversion et 98,8 % en mode on-line dynamique. Et, explique Séverine Hanauer, Data Center & Telecom Sales-Consulting & Solutions Director de Vertiv France, « le Liebert EXM2 repose sur les technologies avancées qui améliorent l’efficacité et la fiabilité, comme la mise en parallèle intelligente et trois modes de fonctionnement basés sur le machine learning qui réduisent les coûts d’exploitation et la dissipation énergétique. Le mode on-line dynamique de Vertiv, qui a fait ses preuves, offre une efficacité pouvant atteindre 98,8 % tout en garantissant la performance du transfert rapide de la charge en sortie et une grande fiabilité. En outre, la conception interne modulaire à tolérance de pannes permet une installation et un entretien sûrs, faciles et rapides, ce qui réduit le temps moyen de réparation (MTTR) et maximise la disponibilité. Les dernières innovations apportent un meilleur rendement et donc des économies d’énergie, ce qui réduit considérablement le coût total de possession (TCO) et assure un retour sur investissement (ROI) rapide. Le Liebert EXM2 est compatible avec les batteries lithium-ion (LIB) et supporte des températures élevées jusqu’à 50 °C, ce qui minimise les besoins de refroidissement et la consommation énergétique globale ».

La modularité, un gage de flexibilité pour l’évolution des installations et pour l’exploitation

Les onduleurs modulaires, souvent proposés pour les puissances intermédiaires et hautes, permettent de faire évoluer la puissance de l’alimentation secourue en fonction des besoins du site, sans surdimensionner l’installation initiale. D’où des gains très nets de consommation, le rendement étant toujours plus faible au-dessous de 30 à 40 % de charge.
Mais c’est aussi un bénéfice pour la maintenance, comme l’explique Hatem Bouzidi : «  La maintenance préventive s’effectue en toute sécurité pour le client, les modules sont contrôlés et maintenus les uns après les autres, ce qui permet de garantir une continuité de service sans transfert de la charge sur le bypass. Cette prestation s’effectue en toute transparence et ne nécessite aucun arrêt de la production (secteur industriel) ou de coupure des appareils alimentés par l’UPS.
Le MegaFlex est équipé d’un système de supervision permettant le report d’erreur immédiat afin que l’utilisateur et les équipes ABB soient prévenus en temps réel et puissent prendre les mesures de dépannage très rapidement. La maintenance corrective s’effectue également sans perturbation sur la charge du client, car seul le module en panne sera débroché pour réparation. »

Des solutions modulaires que l’on va retrouver pour les équipements de distribution électrique, les armoires de batteries, les groupes électrogènes, mais aussi pour les baies et racks de serveurs.
L’objectif étant toujours d’adapter l’équipement installé à l’évolution prévisible des besoins du centre de données en évitant les surcoûts d’investissement et les surfaces occupées inutilement.

Des solutions de baies qui évoluent avec les développements des infrastructures hybrides

Baie climatisée Edge avec climatiseur sur le toit d’Efirack-Rittal ©Efirack-Rittal

Emmanuel Auvray, directeur commercial d’Efirack-Rittal, le confirme : « Nous constatons certaines évolutions dans les spécifications concernant les baies avec des points majeurs : les dimensions, l’urbanisation et les charges admissibles. Nous évoluons vers des hauteurs jusqu’à 50U, 52U et récemment 53U, certainement à cause du prix du mètre carré dans les grandes métropoles.   Nous avons de plus en plus de demandes pour des largeurs de baie de 700 mm, voire de 1 000 mm ou pour des baies intégrant à la fois des montants 19’’ et des montants 21’’. Enfin une charge admissible par baie de 1 500 kg est devenue une demande assez courante. »

Les solutions de baies tout-en-un se développent, car elles conviennent parfaitement aux demandes des salles Edge et des petits datacenters.
« Pour répondre à ces besoins, Efirack-Rittal a lancé en septembre une nouvelle génération de baies climatisées, explique Emmanuel Auvray. Ces baies climatisées VX IT et les toutes nouvelles climatisations Blue e+ intègrent une supervision, un refroidissement encore plus efficace permettant de faire des économies d’énergie accrues. Ce sont des mini-datacenters parfaitement autonomes, disponibles en 24U ou en 42U et adaptés à des environnements industriels et semi-extérieurs. »

Schneider Electric vient de présenter sa nouvelle offre Easy Micro Data Centers, destinée à un environnement informatique standard ou commercial. Ils permettent de prendre en charge des applications de calcul en périphérie en combinant rapidité, fiabilité et prix abordable. Les Easy Micro Data Centers sont standardisés avec les Easy Racks récemment lancés par le groupe, préintégrés à l’usine et expédiés directement sur le site du client. Les produits sont livrés complets sous 2 à 4 semaines et offrent une solution pour les applications à faible latence comme au sein des banques, du commerce de détail, des administrations locales, des établissements de santé ou l’hôtellerie.

Solution standard Easy Micro Data Center de Schneider Electric ©Schneider Electric

Et Rob McKernan, vice-président Secure Power Europe de Schneider Electric, de conclure : « La robustesse, l’efficacité et la rapidité de déploiement sont aujourd’hui des critères essentiels pour le déploiement d’une infrastructure physique en périphérie. La possibilité de déployer des ressources informatiques partout apporte aux entreprises une grande flexibilité, mais elle doit également leur garantir que les solutions sont livrées de manière fiable, conformément aux spécifications demandées et dans le respect du budget. Grâce au logiciel de gestion intégré permettant la surveillance à distance via le cloud, les Easy Micro Data Centers offrent une intelligence accrue pour optimiser la gestion de plusieurs sites en périphérie, fournissant ainsi aux clients la meilleure combinaison de fiabilité, de prix abordables et d’agilité. »

Baie pour réseaux de communication Uniformatic ©Uniformatic

La demande est aussi croissante pour les baies « réseau » pour profiter d’une architecture réseau optimale et d’une maintenance sans encombre avec tous les éléments réseau convergeant vers une baie.
Pour Lena De Oliveira, cheffe de projet Marketing d’Uniformatic, « ces équipements permettent une bonne gestion de câblage (guides câbles, mange cordons, anneaux et tablettes), mais aussi une protection contre la poussière, les rongeurs, ainsi que des personnes n’étant pas censées les manipuler. Pour répondre à cette demande croissante, Uniformatic propose des baies serveur 42U avec deux choix de profondeurs : 800 ou 1 000 mm. Ces baies répondent aux besoins des datacenters par leur structure. En effet, les baies serveur Uniformatic sont composées d’une tôle d’acier de 1,3 mm et peuvent supporter une charge allant jusqu’à 1 000 kg. Le plancher est sans fond pour un meilleur passage de câbles. De plus, ces baies sont livrées en standard avec des portes-saloon en nid d’abeille à l’arrière et nid d’abeille à l’avant, offrant une circulation optimale de l’air. Les poignées sont pivotantes, avec fermeture à clef pour une meilleure sécurité. Les panneaux latéraux sont aussi livrés avec une serrure à clef. Côté gestion de câble, Uniformatic propose des solutions efficaces et de qualité. On retrouve au catalogue une variété de produits rackables : bandeau de prises, obturateurs, passe câble balai intelligent et rapide, passe câbles anneaux, plateaux, goulottes et Rails L. »

« Vertiv a conçu VRC-S, une solution de microdatacenter entièrement assemblée en usine et conçue spécifiquement pour les applications IT. Disponible en diverses configurations, le Vertiv VRC-S est livré en quelques jours et installé en quelques heures. Il existe en 4 tailles d’armoires, avec 2 méthodes de refroidissement distinctes (split ou autonome) avec secours et la possibilité d’intégrer un onduleur, explique Séverine Hanauer. Un PDU intelligent comprenant la surveillance de tous les composants et un logiciel intelligent complètent l’offre. »

Opter pour une distribution électrique flexible et sûre

Pour les sites disposant d’un espace limité, Vertiv propose le système de distribution électrique monitoré Liebert RXA, une solution flexible pour les applications d’alimentation haute densité avec le plus petit encombrement possible. Ils peuvent être placés de manière modulable dans les datacenters, les salles de serveurs ou les armoires réseau et sont dotés d’une surveillance intelligente de l’alimentation au niveau des circuits d’entrée et de dérivation.

Quand la surface au sol n’est pas disponible, le système de canalisation Liebert MBX permet d’assurer une distribution électrique fiable et évolutive dans un datacenter de n’importe quelle taille en maximisant le flux d’air de refroidissement. Ce système offre des variétés de capacités et d’options de connexion avec des boîtiers de dérivation remplaçables à chaud et des jeux de barres adaptables pour une alimentation continue des charges critiques.
Pour les très fortes intensités, la gamme de gaines à barres XCP (630-6300 A) de Starline (groupe Legrand) permet le transport et la distribution d’énergie haute puissance avec des conducteurs en aluminium ou en cuivre. Et, précise Stéphane Levillain, Sales Director de Starline, « ce système de bus Xtra-Compact (XCP) est disponible avec une gamme complète d’accessoires et de connexions d’alimentation et peut être configuré pour n’importe quelle conception de projet avec des caractéristiques comme la résistance au feu et aux séismes ou des indices de court-circuit élevés et de faibles pertes électriques ».

Comment tester les équipements électriques et de refroidissement

Charges d’essai
de 100 kW pour la
mise en service d’un
datacenter ©Rentaload

De nombreux tests doivent être réalisés lors de la mise en service des installations, car il est crucial de tester les infrastructures qui vont héberger les serveurs avant le premier jour de leur mise en œuvre opérationnelle.
Comme l’explique Jérôme Derathé, directeur commercial Pays francophones chez Rentaload : « Une phase bien spécifique dite de “Commissioning” permet de tester toutes les installations critiques d’un datacenter, que ce soit au niveau des infrastructures électriques (tests de toutes les redondances, tests de montée en charge…) ou des systèmes de refroidissement des salles (tests de maintien en température des salles, tests de redondance…). Connu et reconnu pour son expertise sur ces phases de tests, Rentaload met à disposition une flotte de bancs de charge dédiés à ce type de tests avec tous les accessoires et services associés nécessaires. Pendant cette phase, le concept est de reproduire avec des bancs de charge le delta T (échauffement moyen d’un serveur) des futurs serveurs une fois la salle urbanisée. Véritables “simulateurs de serveurs”, les bancs de charge rackables disposant d’un système d’ajustement du delta T entre 10 et 15 °C permettent de libérer une charge thermique identique à celles des futurs serveurs et, par voie de conséquence, de tester les systèmes de climatisation dans des paramètres représentatifs d’une réalité future. Au-delà de la validation des systèmes de refroidissement, ces tests permettent également d’identifier d’éventuels points chauds, révélateurs d’une insuffisance de ventilation d’une certaine zone de la salle.
Avec une large gamme de bancs de charge spécifiquement dédiée aux tests de commissioning, Rentaload s’adapte à tous les environnements, tous les types de salles en proposant des bancs rackables de 6 ou 7 kW jusqu’aux bancs 100/200/300 kW low delta T, en passant par des bancs intermédiaires de 21 kW. »

Quelles batteries pour assurer la continuité de l’alimentation en cas de coupure ?

Les batteries, composante essentielle pour garantir la continuité de l’alimentation électrique, constituent un élément pour lequel les choix techniques sont très importants afin de garantir la résilience et la pérennité de l’installation.

Pour Yves Bonnin, General Sales Manager – Reserve & Renewable Power Division de GS Yuasa France, « les batteries au plomb étanche du type VRLA qui continuent d’équiper de manière prépondérante les datacenters ont prouvé leur efficience et démontré leur parfaite adéquation pour répondre aux exigences des applications sensibles comme le sont les datacentres.
Toutefois, certains choix peuvent se révéler pertinents pour fiabiliser encore davantage la solution batteries et en prolonger la durée d’exploitation.
Les configurations batteries sont ainsi de plus en plus importantes en termes de nombre de blocs, en série et en parallèle, ce qui, en soi, ne pose aucun problème mais requiert une attention encore plus particulière quant au design des solutions et à la qualité des installations, ce qui est primordial.

Pack de batteries
Lithium-ion 48Ah
de GS Yuasa ©GS Yuasa

Même si l’usage des batteries au plomb étanche GS Yuasa n’impose pas d’entretien, il n’en demeure pas moins important de procéder à des vérifications d’usage de manière périodique tout au long de leur exploitation (a minima les contrôles des paramètres de tension, courant de charge, température ou encore les contrôles visuels des installations) afin de veiller à ce que les batteries soient exploitées dans les conditions recommandées et adéquates. En poussant davantage la démarche, un contrôle d’impédance de chaque bloc (non intrusif) permettra d’évaluer de manière plus fine leur état de santé, de filtrer les éventuels éléments plus faibles et permettre ainsi leur remplacement préventif avant qu’ils n’aient pu impacter la fonctionnalité de la chaîne complète, renforçant ainsi la fiabilité de la solution dans son ensemble.

Des choix initiaux pertinents et un suivi régulier du parc en exploitation offrent ainsi une meilleure longévité des batteries, ce qui est intéressant économiquement et également bon pour l’environnement ; à ce sujet, on peut rappeler que les batteries au plomb GS Yuasa sont entièrement recyclables, ce qui en fait un atout considérable pour la protection de notre environnement ».

Si le plomb étanche reste prépondérant pour les installations de forte puissance, les batteries lithium-ion gagnent peu à peu du terrain jusqu’à des puissances de plusieurs centaines de kilowatts.
Les bénéfices pour l’exploitant vont surtout venir d’une réduction du poids et de l’encombrement de plus de 50 % à autonomie égale, avec des possibilités d’augmentation de la température de fonctionnement et de réduction des dispositifs de refroidissement. Le lithium est aussi intéressant pour sa durée de vie prolongée qui peut compenser des coûts d’achat encore plus élevés que le plomb.

Jean-Paul Beaudet

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