Καθώς η ζήτηση για τα data centers αυξάνεται κατακόρυφα στην ψηφιακή εποχή, παράλληλα αυξάνεται και η ανάγκη για τον βιώσιμο σχεδιασμό τους, που όχι μόνο βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση αλλά μειώνει και τις εκπομπές άνθρακα. Το UPS υψηλής απόδοσης ανοίγει τον δρόμο για τη βιώσιμη ανάπτυξη των data centers. Ειδικότερα, το UPS με συσσωρευτές ιόντων λιθίου γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλές στη βιομηχανία καθώς αποδεικνύεται ότι είναι πιο αποδοτικό ενεργειακά και οικονομικά, πιο αξιόπιστο και με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής σε σχέση με τους παραδοσιακούς συσσωρευτές μόλυβδου οξέος.
Η noris network AG με έδρα τη Νυρεμβέργη είναι πάροχος εξατομικευμένων λύσεων τεχνολογίας πληροφοριών και τηλεπικοινωνιών για εταιρείες και οργανισμούς στους τομείς των χρηματοοικονομικών, της βιομηχανικής παραγωγής, της ανάπτυξης λογισμικού και των δημόσιων υπηρεσιών. Η εταιρεία με γνώμονα την καινοτομία εστιάζει στον σχεδιασμό και την κατασκευή εξαιρετικά ασφαλών και σύγχρονων data centers με στόχο την επίτευξη της βιωσιμότητας.
Για να διασφαλίσει την αξιοπιστία και την οικονομική αποδοτικότητα του νέου data center με έδρα τη Νυρεμβέργη, η noris network AG συνεργάστηκε με τους μακροχρόνιους συνεργάτες της, Wöhrle και Huawei Digital Power για την ανάπτυξη της λύσης Huawei SmartLi UPS. Η λύση παρουσιάζει πλεονεκτήματα στη μείωση του φυσικού αποτυπώματος και την αύξηση της ενεργειακής απόδοσης.
Συσσωρευτές ιόντων λιθίου για τον μετασχηματισμό των UPS
Οι συσσωρευτές ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο για τη βελτιστοποίηση της συνολικής απόδοσης του UPS στα data centers. Το σύστημα UPS που παρέχεται από τη Wöhrle είναι εξοπλισμένο με WISUS-Li (Huawei SmartLi), το οποίο διαθέτει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και μικρό αποτύπωμα. Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς συσσωρευτές μολύβδου-οξέος, το WISUS-Li (Huawei SmartLi) μπορεί να εξοικονομήσει 70% του αποτυπώματος, πράγμα που σημαίνει περισσότερο χώρο για τα ερμάρια IT.
Το WISUS-Li (Huawei SmartLi) χρησιμοποιεί κελιά συσσωρευτών λιθίου φωσφορικού σιδήρου (LiFePO4), τα οποία είναι πιο ασφαλή και σταθερά και λειτουργούν με ένα πολυεπίπεδο ευφυές σύστημα διαχείρισης BMS για τον εντοπισμό των σφαλμάτων και την εκ των προτέρων διατήρησή τους, εφαρμόζοντας έξυπνη διαχείριση, απλοποιώντας σημαντικά το O&M και βελτιώνοντας τη διαθεσιμότητα. Οι παραδοσιακοί συσσωρευτές μόλυβδου-οξέος δεν είναι “έξυπνες” συσκευές και αυτό έχει ως αποτέλεσμα η εγκατάσταση και η συντήρησή τους να είναι αρκετά πολύπλοκες καθώς και το κόστος O&M πολύ υψηλότερο.
Ο συσσωρευτής ιόντων λιθίου μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια σε ένα ευρύτερο φάσμα θερμοκρασιών, συνήθως από 0 έως 40 βαθμούς Κελσίου. Επιπλέον, ο χρόνος φόρτισης είναι κατά ένα τέταρτο (25%) μικρότερος από εκείνον ενός συσσωρευτή μόλυβδου-οξέος, προσφέροντας περισσότερους κύκλους φόρτισης (έως 5000 αντί για 300-500 που προσφέρουν οι συσσωρευτές μόλυβδου-οξέος).
Ο Markus Steiner, CTO της Wöhrle power supply systems GmbH, συνοψίζοντας τα προτερήματα της τεχνολογίας ιόντων λιθίου, αναφέρει: «Οι συσσωρευτές λιθίου έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και είναι πιο ανθεκτικές στον κύκλο φόρτισης από την παραδοσιακή τεχνολογία μόλυβδου. Ως εκ τούτου, είναι κατάλληλες για ισορροπημένη παροχή ενέργειας στην εξομάλυνση των αιχμών φορτίου».
Κερδοφορία κατά τη διάρκεια ζωής των συστημάτων
Για έναν πάροχο υπηρεσιών ICT όπως η noris network AG, η κερδοφορία αποτελεί ένα από τους πρωταρχικούς στόχους.
Εδώ είναι που η λύση της Wöhrle μπορεί να αποδώσει μακροπρόθεσμα. Αν και το κόστος ήταν περίπου 20% υψηλότερο από ένα συγκρίσιμο σύστημα με συσσωρευτές μολύβδου-οξέος στα μέσα του 2020, η λύση WISUS-Li (Huawei SmartLi) έχει μακροπρόθεσμα, άξιο αναφοράς, θετικό TCO (συνολικό κόστος ιδιοκτησίας). Το σύστημα που βασίζεται σε ιόντα λιθίου μπορεί να επιτύχει έως και 35% χαμηλότερο συνολικό κόστος καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του, κυρίως λόγω της σημαντικά μεγαλύτερης διάρκειας ζωής της συσκευής αποθήκευσης ενέργειας καθώς και της εξοικονόμησης ψύξης και της παράλειψης του συστήματος εξαερισμού. Ο Markus Steiner αναφέρει χαρακτηριστικά: «Το TCO είναι ανώτερο λόγω της πιο ελκυστικής τιμής του, ειδικά επειδή η παρακολούθησή των μεμονωμένων κελιών είναι ήδη ενσωματωμένη στα συστήματα αποθήκευσης λιθίου. Με την παραδοσιακή λύση, θα πρέπει να εγκατασταθεί και να συντηρηθεί επιπρόσθετα, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερο λειτουργικό κόστος».
Πλεονασματικός σχεδιασμός – η λύση για το data center
Το νέο data center της noris network AG σχεδιάστηκε βασισμένο στην ιδέα των ενεργειακών κελιών. Καταναλωτές με συνδυασμένη απαίτηση ισχύος ενός megawatt εγκαθίστανται ανά κελί. Η προστασία αυτών επιτυγχάνεται από ένα εξειδικευμένο σύστημα UPS Wöhrle WISUS-MS, το οποίο βασίζεται σε ένα σύστημα UPS της Huawei και της WISUS-Li (Huawei SmartLi), την αρθρωτή λύση αποθήκευσης συσσωρευτών λιθίου για το σύστημα UPS. Η εφεδρεία αποτελεί την αρχή σχεδιασμού ολόκληρου του συστήματος. Τo UPS έχει αρθρωτό σχεδιασμό, και η συνολική απόδοσή του παρέχεται από δύο ερμάρια συστήματος. Συνολικά, το WISUS-MS θα μπορούσε να συνδέσει οκτώ παράλληλες μονάδες για να σχηματίσει ένα σύστημα συνολικής ισχύος 6,4 MW. Χάρη στη διαμόρφωση n+1, ένα σύνολο από δύο μονάδες ισχύος θα μπορούσαν να αποτύχουν χωρίς αυτό να θέσει σε κίνδυνο την εγγυημένη συνολική ισχύ του ενεργειακού κελιού. Οι συσκευές αποθήκευσης ενέργειας κατανέμονται σε έξι ερμάρια με 41kWh έκαστο, γεγονός που δίνει στο σύστημα UPS χρόνο υποστήριξης 10 λεπτών ανά ενεργειακό κελί σε πλήρες φορτίο.
Συμπέρασμα και εμπειρίες
Στο μεταξύ, τέθηκε σε λειτουργία το data center NBG6-BA2 στη Νυρεμβέργη. Η εγκατάσταση, η κατασκευή και η δοκιμή συστημάτων UPS που υποστηρίζονται από την τεχνολογία ιόντων λιθίου διεξήχθησαν χωρίς προβλήματα. Ο Florian Sippel, COO του δικτύου noris AG, δήλωσε: «Η υψηλότερη πυκνότητα ισχύος, καθώς και η χαμηλότερη απαίτηση βάρους και έκταση του χώρου, αποτελούν πλεονεκτήματα της τεχνολογίας λιθίου. Και για εμάς, η κερδοφορία κατά τη διάρκεια ζωής είναι ζωτικής σημασίας. Η τεχνολογία ιόντων λιθίου είναι σαφώς ανώτερη σε αυτόν τον τομέα». Σε αυτό συμβάλλουν η υψηλή απόδοση του WISUS-MS έως και 97% στην κανονική λειτουργία, καθώς και η απλή συντήρηση και επέκταση του συστήματος κατά τη λειτουργία (δυνατότητα hot-swap). Στα θετικά προστίθενται και η απλή απομακρυσμένη συντήρηση μέσω της δικτυακής σύνδεσης του συστήματος UPS με SNMP και Modbus-TCP πρωτόκολλά επικοινωνίας.