Stromverteilung

Kurz: Die Verteilung elektrischer Energie von einer Quelle (z. B. Netzteil oder Steckdosenleiste) auf mehrere Verbraucher — vom einzelnen PC bis zum ganzen Serverraum.

Genauer: In einem PC verteilt das Netzteil über verschiedene Kabelstränge Strom an Mainboard, CPU, Grafikkarte und Laufwerke. In Rechenzentren ist Stromverteilung ein eigenes Thema: redundante Zuleitungen (USV, mehrere Einspeisungen) sollen Ausfälle einzelner Komponenten abfedern, damit Server durchgehend laufen.

Im Detail

Verteilung innerhalb eines PCs

Innerhalb eines einzelnen PCs verteilt das Netzteil über separate Kabelstränge unterschiedliche Spannungen (typischerweise 12V, 5V und 3,3V) an unterschiedliche Verbraucher — leistungshungrige Komponenten wie die Grafikkarte bekommen oft eigene, dedizierte Stromanschlüsse direkt vom Netzteil, statt sich die Versorgung über das Mainboard zu teilen, um Spannungsabfälle bei hoher Last zu vermeiden. Wie viele solcher separaten Anschlüsse (z. B. mehrere 8-Pin-PCIe-Stecker für High-End-Grafikkarten) ein Netzteil bereitstellt, ist ein wichtiges Auswahlkriterium beim Zusammenstellen leistungsstarker Systeme. Moderne, hochwertige Netzteile sind zudem modular aufgebaut: Nur die tatsächlich benötigten Kabel werden angesteckt, was Kabelsalat im Gehäuse reduziert und den Luftstrom verbessert.

Effizienzklassen und 80-Plus-Zertifizierung

Bei der Umwandlung von Netzstrom (Wechselstrom) in die vom PC benötigten Gleichspannungen geht immer ein Teil der Energie als Wärme verloren. Das 80-Plus-Zertifizierungssystem (Stufen von Standard über Bronze, Silber, Gold bis Platin und Titanium) gibt an, wie effizient ein Netzteil arbeitet — ein 80-Plus-Gold-Netzteil verliert bei typischer Last weniger als 12% der aufgenommenen Energie, ein einfaches Modell ohne Zertifizierung deutlich mehr. Über die Lebensdauer eines Systems summiert sich dieser Unterschied in spürbaren Stromkosten, besonders bei Dauerbetrieb.

Rechenzentren als eigene Disziplin

Im großen Maßstab, etwa in Rechenzentren, wird Stromverteilung zu einer eigenen Ingenieursdisziplin mit mehreren Redundanzebenen. Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) kommen zum Einsatz, die bei einem Stromausfall augenblicklich (innerhalb weniger Millisekunden) auf Batteriepuffer umschalten, während gleichzeitig ein Diesel-Notstromgenerator hochfährt, der die Batterien nach typischerweise wenigen Minuten ablöst und den Betrieb über Stunden oder Tage aufrechterhalten kann. Redundante Einspeisungen von unterschiedlichen Stromnetzen oder Umspannwerken sollen zudem sicherstellen, dass selbst ein großflächiger Netzausfall in der Region den Betrieb nicht unterbricht.

N+1 und 2N-Redundanz

Rechenzentren klassifizieren ihre Stromredundanz oft nach standardisierten Stufen: N+1 bedeutet, dass eine zusätzliche Reserveeinheit über den eigentlichen Bedarf hinaus vorhanden ist (fällt eine Komponente aus, übernimmt die Reserve nahtlos); 2N bedeutet vollständige Verdopplung aller kritischen Komponenten in zwei komplett unabhängigen Pfaden. Diese Klassifizierung ist eng verwandt mit den sogenannten Tier-Stufen (Tier I bis IV) für Rechenzentren insgesamt und entscheidend dafür, damit Server unabhängig von externen Stromproblemen weiterlaufen können — gerade bei Diensten, die auf durchgehende Verfügbarkeit (oft vertraglich als SLA mit 99,9% oder höherer Verfügbarkeit zugesichert) angewiesen sind.

Siehe auch: Strom