Такие условия, как рост цен на энергию и увеличение энергопотребления при массовом внедрении возобновляемых источников энергии, способствуют появлению новых энергетических систем (в частности, на основе постоянного тока напряжением 400 В), обеспечивающих повышение эффективности работы сетей и предприятий. Компания Emerson Network Power, бизнес-подразделение компании Emerson (NYSE: EMR) и мировой лидер в сфере защиты и оптимизации критической инфраструктуры, использовала свои знания и многолетний опыт в области защиты и распределения электроэнергии, чтобы выявить и проанализировать четыре области применения, на которых положительно скажется использование новой технологии распределения энергии на основе постоянного тока напряжением 400 В – оптимальной альтернативы традиционным энергетическим системам.
Технологии на основе постоянного и переменного тока развивались с конца XIX века, когда соперничавщие между собой Тесла и Эдисон работали над методами распределения энергии в электрических сетях. Существующие в то время технологии не обеспечивали, безопасного и экономичного использования энергии постоянного тока на больших расстояниях, поэтому в сетях использовался переменный ток. Сегодня применять энергию постоянного тока на больших расстояниях стало экономически выгодно, все большее распространение получают возобновляемые источники постоянного тока, кроме того, постоянный ток обеспечивает работу большей части технологического оборудования. В электрических сетях по-прежнему используется энергия переменного тока, однако в условиях нашего времени, когда энергоемкость оборудования растет, а люди в высокой степени зависят от техники, это приводит к снижению эффективности использования энергии..
«Последние достижения в области технологий преобразования энергии и значительный рост количества оборудования на основе постоянного тока способствуют ожидаемому повышению интереса к технологии распределения энергии с использованием постоянного тока 400 В, — считает Марк Меррил (Mark Murrill), директор инициатив по внедрению технологии постоянного тока 400 В в компании Emerson Network Power. — Международные стандарты, необходимые для широкого внедрения технологии постоянного тока 400 В, разрабатываются полным ходом: уже в феврале 2012 года Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) был представлен стандарт EN 300 132-3-1. Поскольку все больше производителей будут поддерживать этот стандарт, внедрение технологии постоянного тока напряжением 400 В начнет стремительно набирать обороты в различных областях, и после этого будут уточнены и приняты последующие стандарты».
В настоящее время компания Emerson Network Power выделяет четыре основные области применения технологии постоянного тока 400 В: центральные телекоммуникационные станции, центры обработки данных, коммерческие здания и транспорт. Внедрение технологии в каждой из этих областей обусловлено различными факторами.
Телекоммуникации: сокращение затрат на центральных станциях за счет уменьшения количества медного провода
В отличие от электрических сетей, постоянный ток давно широко используется в телекоммуникационных сетях, обеспечивая высокую надежность и хорошие показатели качества сигнала. Поскольку телекоммуникационное оборудование переведено на использование постоянного тока с применением кремниевых технологий, согласованность между существующими системами распределения постоянного тока и работающим от постоянного тока оборудованием уже достигнута, но, тем не менее, очевиден потенциал повышения экономической и эксплуатационной эффективности. Например, технология постоянного тока 400 В особенно хорошо подходит для передачи высокой мощности на большие расстояния, так как она позволяет сократить расходы на установку и эксплуатацию, а также упростить прокладку кабелей, что не характерно для технологии постоянного тока -48 В . Эти преимущества достигаются за счет сокращения количества используемого медного провода как минимум на 80%, что сокращает стоимость и время установки. Кроме того, снижение потерь энергии в линии обеспечит увеличение энергоэффективности на всем протяжении сети, а также дальнейшее сокращение эксплуатационных расходов.
Центры обработки данных: сокращение потерь преобразования
Применение технологии постоянного тока 400 В в центрах обработки данных обуславливается необходимостью обеспечения высокой доступности и высокой эффективности, а также снижения общих затрат. Все ИТ-оборудование использует энергию постоянного тока, которая получается путем преобразования энергии переменного тока. Кроме того, постоянный ток генерируют системы аккумулирования энергии (батареи, маховики и т. д.) и возобновляемые источники. Таким образом, в типовой системе постоянного тока при передаче энергии от электрической сети к микросхемам происходит меньше преобразований. Сокращение числа преобразований не только обеспечивает экономию энергии, но и позволяет увеличить доступность питания для критически важных узлов, упрощая процессы распределения и уменьшая число точек, подверженных риску неисправности, в энергетической цепи.. Кроме того, питание от переменного тока не требует балансировки фаз и учета гармоник, благодаря чему устраняется вероятность некачественного питания из-за ухудшения параметров оборудования.
Дополнительным вариантом питания для центров обработки данных является питание от постоянного тока -48В, которое лучше всего подходит для решений с расположением элементов в рядах, где нагрузка находится в непосредственной близости от ИБП. Топологию с напряжением -48 В нельзя сравнивать с традиционной системой ИБП переменного тока, размещаемой в отдельном помещении. Однако теперь, благодаря внедрению систем и компонентов питания от постоянного тока 400 В, преимущества питания от постоянного тока впервые становятся доступны в виде энергетического решения промышленного класса, предназначенного для центра обработки данных.
«Центральные телекоммуникационные станции становятся похожи на традиционные центры обработки данных. Когда на центральных станциях и головных кабельных узлах увеличивается плотность мощности и количество ИТ-оборудования, различие между работой центров обработки данных и телекоммуникационных станций становится все менее заметным, — рассказывает Ронда Асциерто (Rhonda Ascierto), главный аналитик компании 451 Research. — Степень экономии, которую компании могут обеспечить путем использования систем постоянного тока, зависит от конкретного центра обработки данных. Однако – по крайней мере, в теории – преимущества использования постоянного тока в центрах обработки данных кажутся очевидными: в серверах используется питание от постоянного тока, и чем меньше этапов преобразования от сети переменного тока до серверов, тем выше эффективность».
Коммерческие здания: возобновляемые источники способствуют переходу на новую технологию и приносят выгоду
Движимые финансовыми или гражданскими мотивами, Владельцы и операторы зданий ввиду ряда причин экономического и общественного характера все чаще используют интеллектуальные решения, сокращающие потребление энергии за счет использования возобновляемых материалов и источников энергии. Выработка электроэнергии на месте с использованием возобновляемых источников может уменьшить или устранить необходимость в получении энергии из сети. Это имеет большое значение для технологии постоянного тока 400 В, поскольку возобновляемые источники генерируют постоянный ток, а это значит, что для использования генерируемого электричества в здании, где есть оборудование на основе переменного тока, потребует нескольких преобразований постоянного тока в переменный, что снижает эффективность выработки энергии с применением возобновляемых источников. Чтобы избежать этих дополнительных преобразований, архитекторы и инженеры проектируют объекты с «микросетью» постоянного тока 400 В для распределения энергии на всей территории или на отдельных участках здания или кампуса. Это решение повышает энергоэффективность системы, упрощает электрическую микросеть и повышает надежность сети при одновременном снижении эксплуатационных расходов.
Кроме того, когда микросеть здания или территории питается от нескольких источников энергии, управлять распределением энергии постоянного тока напряжением 400 В проще, поскольку источники постоянного тока не требуют синхронизации, в отличие от источников переменного тока. Это означает, что основной источник энергии можно выбирать в режиме реального времени на основе таких факторов, как наличие ресурсов (солнце, ветер) и стоимость (тарифы на электроэнергию).
Транспорт: распределение постоянного тока уже используется, но его потенциал раскрыт не до конца
Постоянный ток используется в транспортных средствах различных типов (автомобили, суда, общественный транспорт, локомотивы, строительная техника и др.) для питания электропривода и других нагрузок с целью повышения эффективности и экономии топлива. Например, в средствах водного и железнодорожного транспорта энергия постоянного тока все чаще используется для питания двигателей и различных нагрузок на борту. Также, с учетом распространения электрических и гибридных транспортных средств (автомобили, автобусы), постоянный ток является логичным выбором для быстрой зарядки двигателя и также используется для других целей. В этих и других транспортных средствах, которые продолжают развиваться в направлении гибридных и полностью электрических двигателей, постоянный ток будет использоваться как с существующими технологиями, так и с технологиями на основе тока напряжением 400 В.
Компания Emerson является участником EMerge Alliance — открытой отраслевой ассоциации, которая разрабатывает стандарты для более широкого внедрения технологии распределения энергии постоянного тока в коммерческих зданиях. Чтобы получить дополнительную информацию об энергетических решениях на основе переменного и постоянного тока для телекоммуникационных сетей, центров обработки данных и в других областях, а также информацию о других технологиях и решениях компании Emerson Network Power, посетите сайт www.EmersonNetworkPower.com.
###
О компании Emerson Network Power
Emerson Network Power — это дочернее предприятие компании Emerson (NYSE:EMR), специализирующееся на защите и оптимизации критической инфраструктуры центров обработки данных, коммуникационных сетей, медицинских учреждений и промышленных объектов. Опираясь на инновационные технологии и используя свою обширную базу знаний, компания создает оригинальные решения в различных областях, таких как системы питания переменного и постоянного тока, системы прецизионного охлаждения, управление инфраструктурой, встроенные системы вычислений и энергоснабжения, интегрированные стойки и корпуса, переключатели и регуляторы мощности и средства подключения. Широкая сеть специалистов по обслуживанию обеспечивает поддержку решений Emerson Network Power во всем мире. Узнайте больше о продукции и услугах Emerson Network Power на сайте www.EmersonNetworkPower.com.
О компании Emerson
Компания Emerson (NYSE: EMR) с головным офисом в Сент-Луисе (Миссури, США) является мировым технологическим лидером, создающим решения для заказчиков в промышленном, коммерческом и потребительском сегментах рынка во всем мире. Компания развивает деятельность по пяти направлениям: управление процессами, промышленная автоматика, энергетика, технологии управления климатом, а также коммерческие и бытовые решения. Объем продаж в 2011 году составил 24,2 миллиарда долларов США. Более подробные сведения см. на сайте www.Emerson.com.
