Еще совсем недавно развёртывание источников бесперебойного питания (ИБП) на базе литий-ионных батарей в дата-центре было чем то из ряда вон выходящим. Но в последнее время это становится стандартной практикой, сулящей владельцам и операторам ЦОД приличную экономию.
Мы привыкли, что литий-ионные аккумуляторы используются преимущественно в таких устройствах, как смартфоны и портативные компьютеры. При этом их применение в дата-центрах до сих пор считалось непрактичным – в связи с этим операторы ЦОД продолжали использовать ИБП на базе свинцово-кислотных батареи для организации резервного электропитания во время перебоев в работе центральной электросети.
Хотя большинство дата-центров все еще используют свинцово-кислотные батареи, это отнюдь не значит, что их операторам это нравится. Техническое обслуживание таких аккумуляторов является причиной головной боли для многих из них, так как батареи должны часто подвергаться проверке и заменяться после возникновения сбоев.
Статистика говорит о том, что первые батареи в свинцово-кислотных аккумуляторах приходится заменять уже спустя примерно три года после их ввода в эксплуатации, тогда массовую замену нужно проводить через пять лет. В случае литий-ионных аналогов ничего менять не придется очень долго, при этом риск выхода батареи из строя практически отсутствует.
Потенциальные выгоды от перевода ЦОД на литий-ионные ИБП
До недавнего времени основной альтернативой развертыванию свинцово-кислотных батарей в ЦОД было использование маховиковых систем ИБП, вращающиеся внутри которых маховики генерируют электричество из кинетической энергии, продолжая движение до полной остановки. Несмотря на то, что маховые ИБП предлагает более короткое время автономной работы (около 20 секунд, чего вполне достаточно для запуска дизель-генератора), благодаря им отпадает необходимость в батареях .
Маховиковые системы ИБП используют компании Yahoo, Verizon / Terremark и Oracle. Но многие операторы и владельцы дата-центров по-прежнему опасаются развертывать такие решения из-за более короткого времени работы в автономном режиме по сравнению с решениями на основе аккумуляторных батарей.
К счастью, появился еще один вариант – литий-ионные системы ИБП. Сторонники литий-ионных батарей приводят сразу несколько преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, включая более длительный срок службы, снижение веса и занимаемой площади, а также менее жесткие требования к охлаждению.
Кроме того, литий-ионные батареи менее чувствительны к колебаниям температуры. Это позволяет клиентам при необходимости быстро снижать мощность систем охлаждения. Данный аспект также позволяет минимизировать размер помещения, где находится ИБП. Кроме того, это открывает широкие возможности для использования нестандартных вариантов компоновки, включая развертывание ИБП внутрирядно.
Проблема в стоимости: литий-ионные системы в настоящее время стоят в 2 – 3 раз дороже по сравнению с решениями на базе свинцово-кислотных элементов аккумуляторной батареи с клапанным регулированием (Valve-Regulated Lead-Acid; VRLA), предлагающих ту же емкость и время автономной работы.
Следует отметить, что операторы дата-центров вообще в большинстве случаев осторожничают при внедрении новых технологий в критически важных системах вроде системы бесперебойного питания, которая обеспечивает временное электропитание, сохраняя системы онлайн в случае перебоев в работе центральной электросети, пока аварийные генераторы резервного электропитания не смогут взять на себя нагрузку. И прежде, чем внедрить что-то новое, операторы ЦОД хотят увидеть примеры успешной реализации таких решений на чужом объекте. К счастью, таких примеров в последнее время становится все больше.
Производители систем ИБП меняют дата-центры с помощью инноваций
Ведущие производители систем ИБП для дата-центров считают, что литий-ионные аккумуляторы имеют огромный потенциал и в перспективе способны серьезно улучшить систем ИБП, используемые внутри дата-центров по всему миру.
По словам инженеров компании Emerson Network Power технология литий-ионных батарей способна серьезно упростить аварийное электроснабжение дата-центров. Она обеспечивает более длительный срок службы, что ведет к уменьшению числа замен и более низким затратам на техническое обслуживание. Эффективность капиталовложений повышается за счет оптимизации использования пространства благодаря уменьшению занимаемой ИБП площади и без каких-либо уникальных требований к системе вентиляции.
Специалисты компании Schneider Electric, в свою очередь отмечают, что пока еще VRLA остается доминирующей технологией при разработке решений для хранения энергии в ЦОД из-за их низкой стоимости и относительно высокой надежности. В то же время литий-ионные решения становится вполне привлекательным вариантом для растущего круга клиентов, которые готовы мириться с более высоким размером первоначальных вложений по сравнению с сопоставимыми VRLA-системами.
При этом также следует помнить, что в последние несколько лет ценовой разрыв значительно снизился, и этот тренд сохраняется. Всего лишь несколько лет назад разница в стоимости была намного более существенной – литий-ионные решений обходились в 10 раз дороже свинцово-кислотных аккумуляторов.
ИБП для дата-центра – не аккумулятор смартфона
Активно рекламируя преимущества литий-ионных систем ИБП, специалисты Schneider Electric также отмечают существование определенных проблем при переходе на новые батареи – в том числе необходимость подобрать оптимальный аккумулятор для ЦОД.
Требования к таким аккумуляторам сильно отличаются от тех, которые предъявляются к, скажем, батареи электромобиля. Автомобильные аккумуляторы предназначены для хранения как можно большего количества электроэнергии, благодаря чему электромобиль может проехать как можно больше километров перед повторной зарядкой. В случае батарей ИБП важна не продолжительность времени автономной работы, а возможность получить как можно больше электроэнергии в течение короткого периода времени (как правило, всего нескольких минут, которые необходимы для запуска резервных генераторов).
При разработке ИБП для дата-центра также не нужны аккумуляторы, который может выдерживать тысячи циклов зарядки и разрядки как в случае смартфонов. Нужны в высшей степени надежные и безопасные решения с длительным сроком службы.
Еще одной проблемой являются нормативные акты, регулирующие перевозку продуктов с литий-ионными батареями, которые часто исключают возможность перевозки такого груза по воздуху. Кроме того, при неправильном управлении или хранении литий-ионный аккумулятор может быстро достичь состояния термической нестабильности, так как он имеет более высокую емкость хранения энергии, чем свинцово-кислотный. Вот почему программное обеспечение для мониторинга и управления батареями играет важную роль при создании и эксплуатации ионно-литиевых систем ИБП для дата-центров.
