В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
В наши дни одними из самых обсуждаемых во всем мире тем являются быстро растущий спрос на энергоносители и рост цен на них. При этом увеличивается всеобщая озабоченность как влиянием нашей деятельности на окружающую среду, так и истощением запасов ископаемых видов топлива. Это, в свою очередь, естественным образом ведет к вопросам, связанным с экономией энергии, к стимулированию использования возобновляемых источников энергии, внедрению передовых средств энергосбережения, а также к разработке и совершенствованию более энергоэффективных стандартов, методик и технологий.
Постоянное ухудшение состояния окружающей среды и острое чувство неуверенности в наличии источников энергии в будущем привели к тому, что весь мир встал на путь поиска новых возможностей экономии энергии.
Наибольший интерес к вопросам энергоэффективности проявляет отрасль ЦОД, которая является одним из крупнейших потребителей энергии и для которой постоянное потребление энергии – ключевой фактор деятельности. Зависимость современного бизнеса от надежности источников энергии заставляет искать пути снижения потребления энергии и любыми средствами избегать ситуаций, которые могут привести к остановке предприятия в моменты критических нагрузок.
Поскольку большинство крупнейших в мире организаций считают важнейшей своей задачей обеспечение бесперебойной работы, наличие систем и источников бесперебойного питания (ИБП) для них – неотъемлемое условие для создания надежной инфраструктуры, способной обеспечить защиту потребителей энергии и максимальное аккумулирование энергии.
Системы ИБП в ЦОД гарантируют бесперебойную работу таких систем электронного оборудования, как компьютерные сети и серверы, системы управления инфраструктурой зданий и системы обеспечения безопасности, а также защищают от перебоев в электропитании, которые потенциально могут привести к остановке предприятия, к потере данных, к снижению производительности и возникновению убытков. Более того, системы ИБП оптимизируют характеристики электропитания, нейтрализуя плохое качество общественной электросети и подавляя помехи.
В результате снижение качества электропитания в общественной сети, а также стремление достигнуть максимального КПД определяют характеристики каждого следующего поколения ИБП: необычайная надежность и максимальная энергоэффективность, обеспечивающие непрерывную работу.
Коэффициент полезного действия ИБП определяется как отношение мощности на входе ИБП к мощности, предоставляемой этим ИБП потребителям энергии. Когда ток проходит через внутренние компоненты ИБП, часть энергии всегда рассеивается в виде тепла, что приводит к ее потере. Кроме того, энергию потребляет система кондиционирования воздуха, обеспечивающая идеальные температурные условия для работы установки.
Хотя потеря некоторого количества энергии неминуема, очевидно, что снижение потребления энергии самим ИБП и соответственно увеличение его КПД в значительной степени позволяют снизить расход энергии и, в свою очередь, максимально сократить затраты на электричество. Стоимость энергии, сэкономленной за 5 лет непрерывной работы, из расчета, что ИБП работает 24 часа в сутки и 365 дней в году, сравнима со стоимостью нового ИБП. Кроме того, сокращение потребляемой энергии позволяет в значительной мере снизить эмиссию СО2 и других вредных веществ, ведущую к глобальному потеплению, – влияние выбранного решения для защиты электропитания на окружающую среду минимально.
Размышляя о слишком высоких требованиях к энергосбережению и рассматривая имеющиеся на данный момент технологии в области ИБП, мы можем заключить, что идеальный с точки зрения КПД ИБП должен предсказывать наличие помех и сбоев в электросети и уметь в реальном времени находить наилучшие пути для их устранения, потребляя при этом минимум энергии и обеспечивая нагрузку электропитанием идеального качества.
ИБП для ЦОД должен быть наделен способностью постоянно анализировать состояние электросети, в которой он работает, учитывать характеристики нагрузки и интуитивно подбирать оптимальное решение для устранения любой проблемы.
Как эксперты по вопросам ИБП, так и Международная электротехническая комиссия (МЭК) говорят о том, что современный ИБП должен обладать максимальным уровнем управления электропитанием – режим VFI (Voltage Frequency Independent, независимость от напряжения и частоты), его еще называют режимом двойного преобразования или онлайн.
Данный режим обеспечивает оптимальное электропитание потребителей, система сама определяет, когда и как отрегулировать характеристики внешней сети. В случае ухудшения характеристик внешней электросети и выхода наблюдаемых параметров за допустимые границы система переходит в режим максимального управления электропитанием, обеспечивая нагрузку качественным электропитанием и используя для этого режим двойного преобразования с КПД 95%.
Кроме того, ИБП должен уметь работь в режиме максимальной экономии энергии – режим VFD (Voltage Frequency Dependent, зависимость от напряжения и частоты), его еще называют режимом офлайн.
Система не производит стабилизацию напряжения, если внешняя сеть предоставляет напряжение с идеальными характеристиками. Если характеристики внешней электросети стабильны, система переходит в режим максимальной экономии энергии с использованием байпаса, при этом КПД достигает 99%.
Также современный ИБП для ЦОД должен уметь работать с высокой эффективностью и при этом со стабилизацией характеристик напряжения – режим VI (Voltage Independent, независимость от напряжения), его еще называют линейно-интерактивным режимом, стабилизирует характеристики электропитания, не переключаясь в конфигурацию максимального управления электропитанием, если в этом нет такой необходимости.
В настоящее время ресурс увеличения КПД современного бестрансформаторного ИБП с IGBT-выпрямителем и инвертором иссяк, он остановился на уровне 95–96%. Чтобы достигнуть уровня 97–99%, необходимы новые радикальные методы и технологии.
На сегодняшний день для защиты критически важного оборудования или процесса существует выбор между двумя технологическими принципами – стандартной существующей технологией и усовершенствованной технологией с поддержкой экорежима. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы с точки зрения энергоэффективности.
Стандартные ИБП работают в режиме двойного преобразования, обеспечивая идеальную защиту нагрузки во всех ситуациях, будь то небольшой скачок напряжения или внезапное отключение электричества. В обоих случаях такие ИБП рассеивают в виде тепла одинаковое количество энергии. Поэтому закономерен вопрос: можно ли создать ИБП, который сможет адаптироваться к условиям внешней сети и потреблять при этом меньше энергии, то есть ИБП, способный минимизировать рассеяние энергии в виде тепла во время небольших перепадов напряжения?
Основная проблема усовершенствованных моделей ИБП, поддерживающих экорежим, – невозможность регулирования характеристик электропитания нагрузки при работе в экорежиме, даже в случае возникновения минимальных помех. Более того, инвертор не может стабилизировать гармоники или компенсировать перепады напряжения, то есть для регулирования электропитания нагрузки он должен переключиться в режим двойного преобразования (интеллектуальный режим двойного преобразования), что ведет к увеличению выделяемого тепла.
Наиболее часто в электросети ЦОД происходят не полные отключения электричества, а небольшие колебания характеристик с выходом за пределы допустимых значений или перепады напряжения; поэтому ИБП, работающие по улучшенной технологии с поддержкой экорежима, вынуждены очень часто переключаться в режим двойного преобразования, так как иначе не могут обеспечить максимальный уровень управления характеристиками электропитания.
И в заключение можно с уверенностью сказать, что будущее систем бесперебойного питания для ЦОД – за адаптивными и многорежимными ИБП, которые умеют тратить только то количество электроэнергии, которое необходимо, и имеют вариационный КПД до 99% (при отличном качестве сети).
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #2, 2012
Посещений: 5806
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
