Industri TI merupakan konsumen terbesar catu daya tak terputus (UPS), mengonsumsi sekitar 75% dari seluruh unit UPS yang diproduksi. Penjualan global tahunan peralatan UPS ke semua jenis pusat data, termasuk korporat, komersial, dan ultra-besar, mencapai $3 miliar. Lebih lanjut, pertumbuhan tahunan penjualan peralatan UPS ke pusat data mendekati 10% dan tampaknya terus meningkat.
Pusat data semakin besar, yang pada gilirannya menciptakan tantangan baru bagi infrastruktur pasokan daya. Meskipun terdapat perdebatan panjang tentang keunggulan UPS statis dibandingkan UPS putar, dan sebaliknya, ada satu hal yang disepakati sebagian besar insinyur: semakin tinggi daya, semakin cocok mesin listrik untuk menanganinya: generator digunakan untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik.
Semua sistem UPS putar menggunakan motor-generator, tetapi memiliki desain yang berbeda dan, tentu saja, berbeda pula sifat dan karakteristiknya. Salah satu solusi yang cukup umum adalah mesin diesel yang terhubung secara mekanis—UPS diesel-putar (DRUPS). Namun, dalam konstruksi pusat data global, terdapat persaingan yang nyata antara sistem UPS statis dan teknologi UPS dinamis yang berbeda—sistem UPS putar, yang menggabungkan mesin listrik yang menghasilkan tegangan gelombang sinus alami dengan elektronika daya. Sistem UPS putar ini terhubung secara elektrik ke perangkat penyimpanan energi, yang dapat berupa baterai atau roda gila.
Kemajuan modern dalam teknologi kontrol, keandalan, efisiensi, dan kepadatan daya, serta biaya unit yang lebih rendah, bukanlah faktor yang hanya dimiliki oleh sistem UPS statis. Seri Piller UB-V yang baru-baru ini diperkenalkan menawarkan alternatif yang layak.
Sekarang mari kita pertimbangkan beberapa kriteria utama untuk mengevaluasi dan memilih sistem UPS untuk pusat data besar modern dalam konteks teknologi mana yang tampaknya lebih disukai.
1. Belanja modal
Memang benar bahwa UPS statis dapat menawarkan biaya per kW yang lebih rendah untuk sistem yang lebih kecil, tetapi keunggulan ini cepat menguap ketika menyangkut sistem daya yang lebih besar. Konsep modular, yang mau tidak mau terpaksa digunakan oleh produsen UPS statis, berputar di sekitar koneksi paralel sejumlah besar UPS dengan peringkat daya terukur kecil, seperti unit 250 kW seperti pada contoh di bawah ini. Pendekatan ini mencapai daya keluaran sistem yang dibutuhkan, tetapi karena kompleksitas beberapa komponen redundan, ia kehilangan keunggulan biaya 20-30% dibandingkan dengan solusi UPS putar. Lebih lanjut, bahkan koneksi paralel modul ini memiliki keterbatasan pada jumlah unit dalam satu sistem UPS, setelah itu sistem modular paralel itu sendiri harus diparalelkan, yang selanjutnya meningkatkan biaya solusi karena perangkat distribusi dan kabel tambahan.
Tabel 1. Contoh solusi untuk beban TI 48 MW. Ukuran monoblok UB-V yang lebih besar menghemat waktu dan biaya.
2. Keandalan
Dalam beberapa tahun terakhir, pusat data semakin menjadi komoditas, sementara keandalan semakin dianggap remeh. Akibatnya, kekhawatiran semakin meningkat bahwa hal ini akan menyebabkan masalah di kemudian hari. Operator berupaya mencapai peringkat toleransi kesalahan tertinggi (angka "9"), dengan asumsi bahwa kekurangan teknologi UPS statis paling baik diatasi dengan waktu perbaikan rata-rata (MTTR) yang rendah karena kemampuannya untuk mengganti modul UPS secara cepat dan hot-swap. Namun, argumen ini bisa jadi kontradiktif. Semakin banyak modul yang terlibat, semakin tinggi kemungkinan kegagalan dan, yang lebih penting, semakin tinggi risiko kegagalan tersebut akan menyebabkan hilangnya beban pada sistem secara keseluruhan. Lebih baik tidak ada kegagalan sama sekali.
Ilustrasi ketergantungan jumlah kegagalan peralatan pada waktu rata-rata antara kegagalan (MTBF) selama operasi normal ditunjukkan pada Gambar 1 dan perhitungan yang sesuai.
Gambar 1. Ketergantungan jumlah kegagalan peralatan pada indikator MTBF.
Probabilitas kegagalan peralatan Q(t) selama operasi normal, pada bagian (II) grafik kurva kegagalan normal, dijelaskan dengan baik oleh hukum distribusi eksponensial variabel acak Q(t) = e-(λx t), di mana λ = 1/MTBF adalah laju kegagalan, dan t adalah waktu operasi dalam jam. Dengan demikian, setelah waktu t, akan terdapat N(t) unit dalam kondisi bebas kegagalan dari jumlah awal semua unit N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
MTBF rata-rata untuk UPS statis adalah 200.000 jam, sedangkan MTBF untuk UPS putar Piller UB-V adalah 1.300.000 jam. Perhitungan menunjukkan bahwa selama 10 tahun beroperasi, 36% UPS statis akan mengalami kegagalan, dibandingkan dengan hanya 7% UPS putar. Dengan mempertimbangkan perbedaan jumlah unit UPS (Tabel 1), hal ini berarti 86 kegagalan dari 240 modul UPS statis dan 2 kegagalan dari 20 UPS putar Piller, di pusat data yang sama dengan beban TI efektif sebesar 48 MW selama 10 tahun beroperasi.
Pengalaman mengoperasikan UPS statis di pusat data di Rusia dan di seluruh dunia menegaskan keakuratan perhitungan ini, berdasarkan statistik kegagalan dan perbaikan yang tersedia dari sumber terbuka.
Semua UPS putar Piller, khususnya seri UB-V, menggunakan mesin listrik untuk menghasilkan gelombang sinus murni dan tidak menggunakan kapasitor daya atau transistor IGBT, yang seringkali menjadi penyebab kegagalan pada semua UPS statis. Lebih lanjut, UPS statis merupakan bagian kompleks dari sistem catu daya. Kompleksitas ini mengurangi keandalan. UPS putar UB-V memiliki lebih sedikit komponen dan desain sistem yang lebih tangguh (motor-generator), yang meningkatkan keandalan.
3. Efisiensi energi
UPS statis modern memiliki efisiensi energi yang jauh lebih baik dalam mode daring (atau "normal") dibandingkan pendahulunya, biasanya dengan nilai efisiensi puncak sebesar 96,3%. Angka yang lebih tinggi sering disebutkan, tetapi ini hanya dapat dicapai jika UPS statis beroperasi dengan beralih antara mode daring dan alternatif (seperti mode ECO). Namun, ketika menggunakan mode hemat energi alternatif, beban disuplai dari sumber listrik tanpa proteksi apa pun. Karena alasan ini, dalam praktiknya, pusat data umumnya hanya menggunakan mode daring.
Seri UPS putar Piller UB-V tidak berubah status selama pengoperasian normal, sekaligus memberikan efisiensi hingga 98% dalam mode daring pada tingkat beban 100% dan efisiensi 97% pada tingkat beban 50%.
Perbedaan dalam efisiensi energi ini memungkinkan penghematan listrik yang signifikan selama pengoperasian (Tabel 2).
Tabel 2. Penghematan biaya listrik di pusat data dengan beban TI 48 MW.
4. Ruang yang ditempati
Sistem UPS statis serbaguna telah menjadi jauh lebih ringkas dengan transisi ke teknologi IGBT dan penghapusan transformator. Namun, bahkan dengan mempertimbangkan hal ini, sistem UPS putar seri UB-V menawarkan pengurangan ruang sebesar 20% atau lebih per unit daya. Penghematan ruang yang dihasilkan dapat digunakan baik untuk meningkatkan kapasitas pusat daya maupun untuk meningkatkan ruang "putih" bangunan yang dapat digunakan untuk peralatan tambahan. server.
Gambar 2. Kebutuhan ruang untuk UPS 2 MW dengan berbagai teknologi. Instalasi aktual sesuai skala.
5. Aksesibilitas
Salah satu indikator utama dari pusat data yang dirancang, dibangun, dan dioperasikan dengan baik adalah tingkat toleransi kesalahan yang tinggi. Meskipun waktu aktif 100% selalu menjadi tujuan, laporan menunjukkan bahwa lebih dari 30% pusat data Di seluruh dunia, setidaknya satu pemadaman listrik tak terencana terjadi setiap tahunnya. Banyak di antaranya disebabkan oleh kesalahan manusia, tetapi infrastruktur listrik juga memainkan peran penting. Seri UB-V menggunakan teknologi UPS putar Piller yang telah terbukti dalam desain blok tunggal, menawarkan keandalan yang jauh lebih tinggi daripada teknologi lainnya. Selain itu, sistem UPS UB-V di pusat data yang dikelola dengan baik tidak memerlukan penghentian pemeliharaan tahunan.
6. Fleksibilitas
Sistem TI pusat data sering diperbarui dan dimodernisasi selama 3-5 tahun. Oleh karena itu, infrastruktur daya dan pendingin harus cukup fleksibel untuk mengakomodasi hal ini dan siap menghadapi masa depan. Baik UPS statis konvensional maupun UPS UB-V dapat dikonfigurasi dalam berbagai cara.
Akan tetapi, jangkauan solusi yang didasarkan pada yang terakhir lebih luas dan, secara umum, karena hal ini berada di luar cakupan artikel ini, memungkinkan penerapan sistem catu daya tak terputus pada tegangan menengah 6-30 kV, untuk operasi pada jaringan dengan sumber pembangkit terbarukan dan alternatif, untuk pembangunan sistem yang hemat biaya dan sangat andal dengan bus paralel terisolasi (IP Bus), yang sesuai dengan level UI Tier IV dalam konfigurasi N+1.
Sebagai kesimpulan, beberapa poin dapat disimpulkan. Semakin berkembangnya pusat data, semakin kompleks pula tugas pengoptimalannya, yang membutuhkan pemantauan simultan terhadap kinerja ekonomi, keandalan, reputasi, dan dampak lingkungan. Sistem UPS statis telah dan akan terus digunakan di pusat data. Namun, tidak dapat disangkal bahwa terdapat alternatif untuk pendekatan sistem catu daya yang ada yang menawarkan keunggulan signifikan dibandingkan "sistem daya statis yang sudah ada".
Sumber: www.habr.com
