El mercat de la indústria informàtica és el major consumidor de fonts d'alimentació ininterrompuda (SAI), utilitzant aproximadament el 75% de tots els SAI fabricats. Les vendes globals anuals d'equips UPS a tot tipus de centres de dades, incloses empreses, comercials i ultragrans, són de 3 milions de dòlars. Paral·lelament, l'augment anual de les vendes d'equips SAI als centres de dades s'acosta al 10% i sembla que aquest no és el límit.
Els centres de dades són cada cop més grans i això, al seu torn, crea nous reptes per a la infraestructura energètica. Tot i que hi ha un llarg debat sobre com els SAI estàtics són superiors als dinàmics i viceversa, una cosa en què la majoria dels enginyers estaran d'acord és que com més gran sigui la potència, les màquines elèctriques més adequades seran per manejar-la: els generadors s'utilitzen per generar. energia elèctrica a les centrals elèctriques.
Tots els SAI dinàmics utilitzen generadors de motor, però són de dissenys diferents i, sens dubte, tenen característiques i característiques diferents. Un d'aquests SAI bastant comuns és una solució amb un motor dièsel connectat mecànicament: un SAI rotatiu dièsel (DRIBP). No obstant això, a la pràctica mundial de la construcció de centres de dades, la competència real és entre SAI estàtica i una altra tecnologia SAI dinàmica: SAI rotatiu, que és una combinació d'una màquina elèctrica que produeix una tensió sinusoïdal de forma natural i electrònica de potència. Aquests SAI rotatius tenen una connexió elèctrica amb dispositius d'emmagatzematge d'energia, que poden ser bateries o volants.
Els avenços moderns en la tecnologia de control, la fiabilitat, l'eficiència i la densitat de potència, així com el menor cost unitari de la potència del SAI, són factors que no són exclusius del SAI estàtic. La sèrie Piller UB-V presentada recentment és una alternativa digna.
Vegem més endavant alguns dels criteris clau per avaluar i seleccionar un sistema UPS per a un gran centre de dades modern en el context del qual la tecnologia sembla preferible.
1. Costos de capital
És cert que els SAI estàtics poden oferir un preu més baix per kW per a sistemes SAI més petits, però aquest avantatge s'evapora ràpidament quan es tracta de sistemes de potència més grans. El concepte modular que els fabricants de SAI estàtics es veuen obligats inevitablement a adoptar gira al voltant de la connexió en paral·lel d'un gran nombre de SAI de petita potència nominal, per exemple 1 kW de mida com a l'exemple següent. Aquest enfocament us permet assolir el valor requerit d'una potència de sortida determinada del sistema, però a causa de la complexitat de molts elements duplicats, perd un 250-20% de l'avantatge de costos en comparació amb el cost d'una solució basada en SAI rotatius. A més, fins i tot aquesta connexió paral·lela de mòduls té limitacions en el nombre d'unitats en un sistema SAI, després de la qual cosa els sistemes modulars paral·lels han de ser paral·lels, la qual cosa augmenta encara més el cost de la solució a causa dels dispositius i cables de distribució addicionals.
Taula 1. Exemple de solució per a una càrrega IT de 48 MW. La mida més gran dels monoblocs UB-V estalvia temps i diners.
2. Fiabilitat
En els últims anys, els centres de dades s'han convertit en empreses cada cop més mercantilitzades, mentre que la fiabilitat es dóna cada cop més per feta. En aquest sentit, creixen les preocupacions que això comportarà problemes en el futur. A mesura que els operadors s'esforcen per aconseguir la màxima tolerància a fallades (número de "9") i se suposa que les deficiències de la tecnologia SAI estàtica es superen millor amb un temps de reparació baix (MTTR) a causa de la capacitat de canviar ràpidament i intercanviar els mòduls de SAI. Però aquest argument pot ser contraproduent. Com més mòduls implicats, més gran serà la probabilitat de fallada i, el que és més important, més gran serà el risc que aquesta fallada provoqui pèrdues de càrrega en el sistema global. És millor no tenir cap accident.
A la Fig. 1 i càlculs corresponents.
Arròs. 1. Dependència del nombre de fallades de l'equip de l'indicador MTBF.
La probabilitat de fallada de l'equip Q(t) durant el funcionament normal, a la secció (II) del gràfic de la corba de fallada normal, es descriu força bé per la llei de distribució exponencial de variables aleatòries Q(t) = e-(λx t), on λ = 1/MTBF: fallades d'intensitat, i t és el temps de funcionament en hores. En conseqüència, després del temps t hi haurà N(t) instal·lacions en un estat sense problemes a partir del nombre inicial de totes les instal·lacions N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
El MTBF mitjà del SAI estàtic és de 200.000 hores i el MTBF del SAI rotatiu de la sèrie UB-V Piller és de 1.300.000 hores. Els càlculs mostren que durant 10 anys de funcionament, el 36% dels SAI estàtics experimentaran un accident i només el 7% dels SAI rotatius. Tenint en compte les diferents quantitats d'equips SAI (taula 1), això significa 86 avaries de 240 mòduls SAI estàtics i 2 avaries de 20 mòduls SAI rotatius Piller, al mateix centre de dades amb una càrrega informàtica útil de 48 MW sobre 10. anys de funcionament.
L'experiència en operar SAI estàtics en centres de dades de Rússia i d'arreu del món confirma la fiabilitat dels càlculs anteriors, basats en estadístiques de fallades i reparacions disponibles de fonts obertes.
Tots els SAI rotatius Piller, i en particular la sèrie UB-V, utilitzen una màquina elèctrica per generar una ona sinusoïdal pura i no utilitzen condensadors de potència ni transistors IGBT, que sovint són la causa de fallades en tots els SAI estàtics. A més, un SAI estàtic és una part complexa del sistema d'alimentació. La complexitat redueix la fiabilitat. Els SAI rotatius UB-V tenen menys components i un disseny de sistema més robust (motor-generador), que augmenta la fiabilitat.
3. Eficiència energètica
Els SAI estàtics moderns tenen una eficiència energètica en línia (o en mode "normal") molt millor que els seus predecessors. Normalment amb valors d'eficiència màxima del 96,3%. Sovint es comenten xifres més altes, però això només es pot aconseguir quan el SAI estàtic funciona canviant entre els modes en línia i alternatius (per exemple, el mode ECO). Tanmateix, quan s'utilitza el mode alternatiu d'estalvi d'energia, la càrrega funciona des de la xarxa externa sense cap protecció. Per aquest motiu, a la pràctica, en la majoria dels casos els centres de dades només utilitzen el mode en línia.
La sèrie de SAI rotatius Piller UB-V no canvia d'estat durant el funcionament normal, alhora que ofereix fins a un 98% d'eficiència en línia amb un nivell de càrrega del 100% i una eficiència del 97% amb un nivell de càrrega del 50%.
Aquesta diferència d'eficiència energètica permet obtenir un estalvi important d'electricitat durant el funcionament (taula 2).
Taula 2. Estalvi de costos energètics en un centre de dades amb 48 MW de càrrega informàtica.
4. Espai Ocupat
Els SAI estàtics d'ús general s'han tornat significativament més compactes amb la transició a la tecnologia IGBT i l'eliminació dels transformadors. Tanmateix, fins i tot tenint en compte aquesta circumstància, els SAI rotatius de la sèrie UB-V proporcionen un guany del 20% o més en termes d'espai ocupat per unitat de potència. L'estalvi d'espai resultant es pot utilitzar tant per augmentar la potència del centre energètic com per augmentar l'espai "blanc" útil de l'edifici per allotjar servidors addicionals.
Arròs. 2. Espai ocupat per SAI de 2 MW de diferents tecnologies. Instal·lacions reals a escala.
5. Disponibilitat
Un dels indicadors clau d'un centre de dades ben dissenyat, construït i operat és el seu gran factor de resiliència. Tot i que el 100% de temps d'activitat sempre és un objectiu, els informes indiquen que més del 30% dels centres de dades del món experimenten almenys una interrupció no planificada a l'any. Molts d'ells són causats per errors humans, però la infraestructura energètica també té un paper important. La sèrie UB-V utilitza la provada tecnologia SAI rotativa Piller en un disseny monobloc, la fiabilitat del qual és significativament superior a la de totes les altres tecnologies. A més, els mateixos SAI UB-V en centres de dades amb un entorn degudament controlat no requereixen parades anuals per manteniment.
6. Flexibilitat
Sovint, els sistemes informàtics dels centres de dades s'actualitzen i modernitzen en un termini de 3 a 5 anys. Per tant, les infraestructures d'energia i refrigeració han de ser prou flexibles per adaptar-se a això i estar prou preparades per al futur. Tant els SAI estàtics convencionals com els SAI UB-V es poden configurar de diverses maneres.
No obstant això, el ventall de solucions basades en aquest últim és més ampli i, en termes generals, atès que això queda fora de l'àmbit d'aquest article, permet implantar sistemes d'alimentació ininterrompuda a una tensió mitjana de 6-30 kV, per treballar en xarxes amb fonts de generació renovables i alternatives, per construir sistemes rendibles i altament fiables amb un bus paral·lel aïllat (Bus IP), corresponent al nivell d'IU de nivell IV en una configuració N+1.
Com a conclusió, es poden extreure diverses conclusions. Com més es desenvolupen els centres de dades, més complexa es fa la tasca d'optimitzar-los, quan cal controlar simultàniament indicadors econòmics, aspectes de fiabilitat, reputació i minimització de l'impacte ambiental. Els SAI estàtics s'han utilitzat i s'utilitzaran en el futur als centres de dades. Tanmateix, també és innegable que hi ha alternatives als enfocaments existents en l'àmbit dels sistemes de subministrament d'energia que presenten avantatges significatius respecte a la "bona estàtica antiga".
Font: www.habr.com