Auteur Sujet: Courant continu dans les datacenters  (Lu 52220 fois)

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Leon

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Courant continu dans les datacenters
« le: 11 novembre 2011 à 10:42:05 »
On en a déjà discuté sur ce forum (ici).

Voilà un peu de documentation sur les datacenters alimentés par courant continu. L'alimentation des serveurs en courant alternatif reste une bizarerie que personne ne veut apparemment remettre en cause. Aujourd'hui, les onduleurs "en ligne - double conversion", qui sont les seuls type d'onduleurs utilisés dans les gros centres de données (datacenter), réalisent des conversion d'énergie inutiles. C'est la conversion courant continu vers courant alternatif qui est inutile, car le courant est juste après redressé en courant haute tension dans l'alim du serveur.
Apparemment, l'idéal serait d'adopter une tension entre 350 et 400V. L'augmentation de la tension permet de gagner sur le cuivre à déployer et sur le rendement du réseau de distribution électrique.

La documentation:


ntttechnical.pdf
DC_vs_AC_UPS.pdf
experiment_HVDC.pdf    <-- ils ont même testé avec succès des alims de serveur standard branchées sur du courant continu!
FT_HVDC.pdf    <-- Oui, c'est bien FRANCE TELECOM!!!
GDCF_B05_NTT.pdf
IssuesRelatingtotheAdoptionofHVdcPowerintheDataCenter_v1.pdf
NTT_DC_Datacenter.pdf

Il faut bien se rappeler l'intérêt du courant alternatif. Le courant alternatif n'a été adopté que pour 1 seule et unique raison : permettre d'augmenter et d'abaisser facilement la tension avec de simples transformateurs. Augmenter la tension est indispensable pour transporter beaucoup d'énergie sur de grandes distances (réseau 400 000V en France par exemple).
Mais il n'y a AUCUN avantage à utiliser ce courant alternatif au sein d'une installation de dimensions restreintes (moins d'1km d'envergure), même une installation de taille industrielle.

Avantages d'un datacenter courant continu:
* rendement meilleur : on supprime 2 conversions d'énergie. Les serveurs peuvent être directement branchés sur des batteries!
* optimisation du câblage : on a besoin de moins de cuivre en courant continu qu'en alternatif
* fiabilité : on peut supprimer un étage d'électronique de puissance, donc une source potentielle de défaillance
* fiabilité : on peut utiliser des "transfert switch" sans électronique intelligente, complètement passifs (donc plus fiables) : de simples diodes permettent instantannèment de passer d'une source d'énergie défaillante à une source d'énergie fiable (batterie)
* pas de besoin de gérer les "facteurs de puissance" côté serveur
* possibilité de répartir facilement consommateurs et producteurs, ce qui est compliqué en alternatif. Utile pour s'adapter, par exemple, à la montée en température d'un groupe électrogène, ou à la sur-chauffe temporaire d'un transformateur.
* Si les groupes électrogènes alimentent les "bus-bar" en courant continu, ça supprime les besoins de "synchronisation" des groupes qui font perdre de précieuses secondes en alternatif, et qui nécessitent (encore une fois) une électronique intelligente, qui doit être redondée.
* possibilité de raccorder facilement des sources d'énergie "alternatives", comme éolienne, panneaux solaires sur le bus continu, sans conversion d'énergie inutile

Inconvénients d'un datacenter courant continu:
* pas encore de standard défini (prises, tension, alim serveurs)
* quasiment aucun fournisseur / équipementier motivé sur ce sujet (ils perdraient certainement du chiffre d'affaire, vu l'installation plus simple)
* les arcs électriques pour les commutations mécaniques et les prises sont (légèrement) plus complexes à gérer en continu qu'en alternatif

Bref, j'ai vraiment du mal à comprendre pourquoi on utilise encore et toujours ces onduleurs "double conversion". Dans les datacenters "partagés", ça se comprend, mais dans les datacenters 100% privés (OVH par exemple), l'adoption du courant continu serait clairement envisageable. Les installations de taille industrielle en courant continu existent dans d'autre domaines, donc je pense que les solutions existent déjà.

Leon.
« Modifié: 11 novembre 2011 à 11:27:33 par leon_m »

vivien

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Courant continu dans les datacenters
« Réponse #1 le: 11 novembre 2011 à 11:22:04 »
J'ai réorganisé tous les post sur les datacenter dans une section dedié, ils étaient éparpillés partout.

Avantages d'un datacenter courant continu:
* rendement meilleur : on supprime 2 conversions d'énergie. Les serveurs peuvent être directement branchés sur des batteries!
* optimisation du câblage : on a besoin de moins de cuivre en courant continu qu'en alternatif
* fiabilité : on peut supprimer un étage d'électronique de puissance, donc une source potentielle de défaillance
* fiabilité : on peut utiliser des "transfert switch" sans électronique intelligente, complètement passifs (donc plus fiables) : de simples diodes permettent instantannèment de passer d'une source d'énergie défaillante à une source d'énergie fiable (batterie)
* pas de besoin de gérer les "facteurs de charge" côté serveur
* possibilité de répartir facilement consommateurs et producteurs, ce qui est compliqué en alternatif. Utile pour s'adapter, par exemple, à la montée en température d'un groupe électrogène, ou à la sur-chauffe temporaire d'un transformateur.
* Si les groupes électrogènes alimentent les "bus-bar" en courant continu, ça supprime les besoins de "synchronisation" des groupes qui font perdre de précieuses secondes en alternatif.
* possibilité de raccorder facilement des sources d'énergie "alternatives", comme éolienne, panneaux solaires sur le bus continu, sans conversion d'énergie inutile

Si on regarde les technologies développées Facebook dans leur datacenter on presque les même avantages / inconvénients qu'un data center avec du courant continue avec un gros bus-bar de 1800 A qui alimente la 2ème source d'énergie des serveurs directement en continue. => Datacenter Facebook

Pour Google, avec une petite batterie qui est au dos de chaque serveur, ils ont encore diminués les problèmes de câblage => Datacenter Google

La question est plutôt pourquoi OVH et Online (ex-Dedibox) qui conçoivent des serveurs spécifique pour leur datacenter, n'utilisent pas le courant continue. Une inovation a venir dans le futur data-center d'OVH à Strasbourg ?

Leon

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Courant continu dans les datacenters
« Réponse #2 le: 11 novembre 2011 à 14:02:20 »
Effectivement : chez Google et Facebook, les serveurs sont apparemment directement connectés sur le "secteur", sans onduleur... en tout cas quand le secteur n'est pas défaillant. Dans ce cas, tout va bien, pas de conversion de puissance inutile, donc bon rendement.

Mais dans les 2 cas, ça nécessite une alimentation ultra spécifique, plus complexe, avec 2 convertisseurs DC-DC à l'intérieur.
Le passage à une alimentation purement "continue" me parait quand même plus simple. Ca nécessite moins de câblage, également.

Leon.

Leon

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Courant continu dans les datacenters
« Réponse #3 le: 03 mars 2012 à 09:43:14 »
Selon cet article, OVH envisagerai l'utilisation d'alimentation courant continu pour son datacenter canadien.

https://www.nextinpact.com/dossier/ovh-datacenter-canada-montreal-amerique/206-2.htm
Citer
Un autre système est également à l’étude : une alimentation en courant continu, et donc un branchement quasi direct en sortie des batteries. OVH devrait proposer ses premiers serveurs dédiés utilisant ce genre d'alimentation dès le mois de mars prochain. Pour cela, il devrait s'appuyer sur des cartes mères serveur de chez Intel, spécialement étudiées pour être branchées sur du courant continu.

On apprend aussi que le datacenter n'aura pas de groupe électrogène! C'est assez couillu, mais pourquoi pas...
Citer
L’alimentation électrique est fournie par deux lignes distinctes à très haute tension de 120 000 volts. Elles proviennent de deux centrales différentes, et cette liaison permet, d'après nos interlocuteurs, d’obtenir une meilleure sécurité comparée aux 20 000 volts délivrés par EDF pour ses datacenters français.

Contrairement à ces derniers, celui du Canada ne disposera pas de groupes électrogènes pour prendre le relais suite à une éventuelle coupure de courant sur les deux lignes (une seule suffit à alimenter l'intégralité du site).

OVH Canada Montréal datacenter Beauharnois OVH Canada Montréal datacenter Beauharnois OVH Canada Montréal datacenter Beauharnois

D’ici environ deux ans, une nouvelle ligne sera tirée depuis une troisième centrale hydroélectrique afin d’assurer une redondance supplèmentaire. Si sur le papier tout semble fonctionner correctement, nous verrons que c’est au final l’un des seuls points qui ne soit pas entièrement dédoublé physiquement.

En effet, les deux lignes (puis la troisième dans deux ans) arrivent sur le même emplacement et sont traitées en parallèle, mieux vaut donc ne pas avoir de soucis sur ces quelques mètres carrés, sous peine de se retrouver sans alimentation électrique... et donc sans serveurs dédiés.

Leon.

vivien

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« Réponse #4 le: 03 mars 2012 à 10:31:08 »
Pas de climatisation, pas d'onduleurs, serveurs sans transformation 220v, électricité acheté à une usine à quelque centaines de mètres donc pas de transport à payer, bâtiment acheté à bas prix, politique salariale avec CDD renouvelés (en France), DataCenter de très grand taille, tout est fait pour pouvoir casser les prix.

Pour information, le transport de l'électricité compte presque dans la moitié de la facture payée par le particulier. Il n'est donc pas bête de se mettre proche d'une source de production.

corrector

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« Réponse #5 le: 03 mars 2012 à 14:13:00 »
Je ne comprends pas l'histoire d'avoir plusieurs lignes très haute tension.

Quelles sont les pannes envisagées?

Nico

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« Réponse #6 le: 03 mars 2012 à 14:21:39 »
Panne d'une centrale, coupure d'une ligne.

Leon

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« Réponse #7 le: 03 mars 2012 à 14:33:07 »
Quelles pannes? Si une partie du réseau d'électricité tombe, à cause d'une grosse défaillance (transfo qui crame, ligne en court circuit).

Rappelle-toi la tempète de 2001 en France qui a couché plusieurs lignes électrique haute tension.
Si une partie du réseau haute tension est HS, ça permet d'être connecté à une partie qui reste "saine", sachant que la partie HS (court circuit ou autre) se déconnecte automatiquement du reste du réseau, pour le préserver. Donc je vois un gros intérêt à fonctionner avec plusieurs arrivées de lignes haute tension ! C'est d'ailleurs comme ça que sont conçus la plupart des postes haute tension : plusieurs arrivées de lignes haute tension qui désservent des transformateurs Haute Tension --> moyenne tension. Ca fait un maillage de lignes à haute tension, avec une tolérance de panne.

De plus, il est tout à fait possible que, même si le réseau tombe, la centrale hydraulique situé à quelques centaines de metres continue à produire exclusivement pour Ovh. L'ensemble étant alors isolé du réseau. Ce n'est qu'une supposition, mais ça me parait tout à fait crédible. C'est apparemment comme ça qu'ils comptent se passer de groupes électrogènes. J'espère que leur station haute tension a le niveau de redondance requis pour faire ça.

Un exemple de schéma d'alimentation d'un poste HT, avec redondance. Attention, 1 seule phase représentée :


Leon.

Optrolight

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« Réponse #8 le: 03 mars 2012 à 14:37:37 »
Il ne faut pas oublier aussi que vu la latitude le réseau canadien est sujet aux grosses tempêtes solaires sur son réseau électrique. Il me semble que celle de 1994 à fait un black out sur tout le canada et le nord des états unis !!

corrector

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« Réponse #9 le: 04 mars 2012 à 19:12:35 »
Un exemple de schéma d'alimentation d'un poste HT, avec redondance. Attention, 1 seule phase représentée
TC?
TP?

guizmos123

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« Réponse #10 le: 04 mars 2012 à 19:55:40 »
TC transformateur de courant (donne une image du courant traversant une cellule électrique par phase)
TP transformateur de potentiel (donne une image de la tension entre phases)

Pourquoi utiliser des transformateurs ? Car généralement, il y a un coffret BT sur la cellule qui s'occupe du monitoring et du contrôle commande des disjoncteurs/contacteurs fonctionnant à des tensions réduite 48VDC à 220VAC)

Permet de mesurer la puissance instantané fournit (généralement une mesure par arrivé mais après rien n'empêche de faire des mesures sur chaque départs pour avoir un contrôle pointu de la consommation de son installation).

octal

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« Réponse #11 le: 04 mars 2012 à 19:58:02 »
en plus en continu bien des phases de contrôles sont moins stressante pour les techniciens  :o

exemple en courant alternatifs resserrage régulièrement des contacts  ;D, matériels plus solide , réparation plus facile , voir les liaisons Angleterre et corse continu tension bien moins importante que ces grosses tensions qui pollue tout et qui absorbe la meme quantité de perte que de consommation  :-\

mettez vous avec un néon sous une ligne THT pour voir  ::)