Система ИБП для дата-центра на литий-ионных батареях – Что? Где? Когда?

Литий-ионные батареи могут экономить деньги операторов и владельцев ЦОД, выступая в качестве резервного источника электропитания для дата-центров. Проблема в том, что консервативный настрой корпоративных клиентов замедляет распространение этой технологии в индустрии ЦОД — особенно на фоне новостей о взрывающихся Galaxy Note 7.

Эксперты давно предсказывают грядущую революцию в производстве систем ИБП для дата-центров, предполагающую переход на решения на основе литий-ионных батарей, при этом уже долгое время считая ИБП на свинцово-кислотных батареях технологией прошлого. На бумаге легко понять, почему они так думают: литий-ионные решения легче, они меньше и работают дольше. Конечно, можно подумать, что это превосходная технология. Вот только 2017 год уже наступил, а единственным конкурентоспособным решением, способным потеснить свинцово-кислотные аккумуляторы, является разве что маховик. Почему?

Все началось с большого взрыва

Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются некоторые операторы и владельцы ЦОД при изучении возможностей для перехода на аккумуляторы типа Li-ion, является вероятность их взрыва. Как и в случае с террористами, в СМИ слишком много плохих историй о таких аккумуляторах. Люди запуганы. Пожалуй, наиболее ярким является пример мобильного гаджета Galaxy Note 7 от Samsung, который пришлось отозвать из продажи из-за склонности аккумуляторов к возгораниям.

По этой причине люди осторожничают. Особенно это актуально применительно к операторам критически важных объектов вроде дата-центров. Они являются очень осторожными и очень консервативными людьми, которые не хотят рисковать своей ценной инфраструктурой, внедряя эту относительно новую технологию, хотя она и существует уже 30 лет.

Если вы потеряете дата-центр, затраты будут намного более серьёзными, чем сумма, сэкономленная благодаря установке батарей другого типа. В самом деле, идея заполнить дата-центр множеством гигантских Galaxy Note 7 может показаться довольно сомнительной, но риск развития событий по наиболее неблагоприятному сценарию можно уменьшить, развернув вместе с аккумуляторами BMS-решение (Battery Management System или Система управления батареями).

Если что-то пойдет не так, или возникнут какие-либо проблемы с безопасностью, оно отключит аккумулятор или цепь батарей. Этот механизм безопасности отличает системы ИБП для ЦОД от взрывающихся карманных мобильных устройств. Наличие BMS позволяет осуществлять комплексный мониторинг параметров каждой батареи. Вы можете видеть доступный заряд и оставшуюся емкость батарей, а также получать уведомления, когда аккумулятор будет нуждаться в замене и т. д. Вся эта информация является действительно ценной.

Это также выгодно отличает литий-ионные аккумуляторы от свинцово-кислотных, в случае которых единственным действенным способом оценить состояние аккумулятора является фактический визуальный осмотр устройства – поэтому такие аккумуляторы немного похожи на кошку Шредингера. Но если делать это каждую неделю, процесс станет слишком ресурсоемким.

Литий-ионный аккумулятор при ежедневном циклическом использовании довольно неплохо проработает в течение десяти лет. При этом благодаря BMS операторы ЦОД смогут видеть, как ситуация меняется день ото дня. Поэтому литий-ионную батарею можно даже назвать более безопасным вариантом. К сожалению, если реализовать BMS с ошибками, это может принести определенные риски. В частности, такие риски возникают из-за несовместимости продуктов, если используются аккумуляторы и BMS-решение от разных поставщиков.

Но как полагают эксперты, вскоре эта проблема будет решена. Рынок систем ИБП на базе литий-ионных батарей для ЦОД пока только зарождается и на данном этапе является довольно фрагментированным. Батареи не стандартизированы. Даже напряжения у продуктов разных вендоров разные. Не говоря уже о форм-факторе и не вспоминая другие технические характеристики. Вот почему мы наблюдаем так много инцидентов – все из-за того, что стандарты безопасности различаются от производителя к производителю.

Выбор батарей

При этом на рынке представлены продукты, изготавливаемые с помощью множества альтернативных технологий, хотя все они и используют один и тот же принцип — перемещение ионов лития назад и вперед. Есть множество различных материалов, которые можно использовать для изготовления литий-ионных батарей для ЦОД. Технологии на их основе все время развиваются. У таких материалов есть некоторые уникальные характеристики, которые делают их пригодными для различных приложений.

Отраслевые эксперты сейчас активно обсуждают, какой тип литий-ионных батарей лучше всего подходит для применения в ЦОД. Но другие аналитики надеются, что все образуется само собой – нужно лишь позволить свободному рынку отфильтровать все лишнее и помочь объединиться двум-трем поставщикам, которые выработают и будут продвигать единый стандарт.

Но если вы доверяете своему поставщику и предлагаемому им решению, становится ясно, что литий-ионные аккумуляторы действительно приносят реальную пользу дата-центру. В большинстве случаев удается как минимум на две трети сократить занимаемое системой ИБП пространство и ее вес по сравнению с решениями на базе свинцово-кислотных аккумуляторов.

Аккумулятор работает дольше – в среднем в течение 10-15 лет (а не три-шесть лет в случае свинцово-кислотных систем ИБП). Еще одно достоинство заключается в том, что литий-ионные аккумуляторы не разрушаются, как свинцово-кислотные. К концу периода полезной эксплуатации последние выходят из строя внезапно. При использовании литий-ионных решений операторы ЦОД могут рассчитывать на постепенное ухудшение характеристик, которое можно достаточно просто измерить.

Литий-ионная система также может обеспечить экономию средств, поскольку она способна эффективно работать при высоких температурах. В то время как свинцово-кислотные элементы аккумуляторной батареи с клапанным регулированием (VRLA) работают оптимально при 20 градусах по Цельсию, литий-ионное решение может работать при температурах, близких к температуре окружающей среды в машзале ЦОД. Таким образом, можно беречь ресурсы за счет снижения нагрузки на кондиционеры.

Нельзя забывать и о том, что литий-ионные системы ИБП для дата-центров пока еще остаются заметно более дорогими, чем свинцово-кислотные. Но в последние годы вендоры добились значительных успехов в направлении уменьшения разницы в цене. Причина кроется в высоком спросе на такую продукцию со стороны изготовителей электромобилей, что ведет к росту выручки производителей аккумуляторов и высвобождению средств для исследований, а также строительству крупных заводов для производства литий-ионных аккумуляторов и достижении экономии от масштаба.

Тем не менее, эксперты осторожничают и не спешат прогнозировать резкий спад цен в будущем. Если рассмотреть основные издержки и цены на сырье, то литий-ионные батареи окажутся намного дороже с точки зрения себестоимости, чем свинцово-кислотные. Так что паритета по ценам никогда не будет. Не будет его и при выборе альтернативных металлов. Медь, кобальт, марганец, никель и алюминий — это все дороже, чем свинец.

Но эксперты советуют смотреть не только на цену батареи. Операторы дата-центров должны смотреть на долгосрочную экономию, которую может предложить литий-ионный аккумулятор относительно свинцово-кислотного. К сожалению, немногие делают такое сравнение.

Пусть, литий-ионные ИБП для дата-центра и дают более низкую совокупную стоимость владения (TCO), но корпоративные клиенты по-прежнему при покупке уделяют внимание главным образом размеру предварительных затрат (капиталовложений). Если литий-ионные ИБП в два раза дороже свинцово-кислотных, очень трудно оправдать покупку. Тем более что обычно оплачивает ее не оператор ЦОД, а финансовый менеджер.

Да, некоторые телекоммуникационные компании и другие владельцы ЦОД на самом деле вкладывают свои деньги в перспективные технологии, рассматривая затраты в течение 15-летниего периода — то есть полного периода полезной эксплуатации приобретаемого оборудования. Но мало кто хочет давать прогнозы на перспективу больше четырех-пяти лет.

Выжидательная тактика

Время — вот истинный арбитр в споре о том, удастся ли литий-ионным аккумуляторам закрепиться в дата-центре. Именно поэтому многие операторы ЦОД выбрали выжидательную тактику и наблюдают за тем, как разворачиваются события на рынке. Каждый из них надеется, что кто-то другой сделает решительный шаг и опробует литий-ионные аккумуляторы в больших масштабах. Если этот тест пройдет успешно, и его участники не столкнутся с какими-либо серьезными проблемами, это может проложить путь для более широкого внедрения данной технологии в индустрии ЦОД.

По мнению экспертов, такие тесты начнутся уже скоро. Хватит одного или двух крупных и мощных дата-центров, чтобы показать возможности данной технологии. Операторы других ЦОД поймут ее значимость и оценят преимущества.

Но если убедить их не удастся, консервативные настроения будут лишь укрепляться. В связи с этим другие аналитики говорят о необходимости активизации усилий в области проведения образовательно-просветительских мероприятий. Если это и не поможет убедить скептиков в том, что это безопасная для использования технология, то хотя бы уменьшит число операторов ЦОД, открыто критикующих ее – иногда совершенно беспочвенно.