Литиевые или свинцовые: какие аккумуляторы лучше взять для ЦОД?14.10.2022 11:03

До недавнего времени основной «рабочей лошадкой» в источниках бесперебойного питания (ИБП) для центров обработки данных (ЦОД) были свинцово-кислотные аккумуляторы различных модификаций. Тем не менее, прогресс в цифровизации выдвигает новые требования к ЦОД. С развитием интернета вещей все более важным параметром становится время отклика вычислительных комплексов, поэтому их предпочтительно располагать как можно ближе к потребителям услуг. 

Необходимость быть ближе к клиентам в самом прямом смысле этого слова — одна из причин, почему современные ЦОД часто размещаются в бывших заводских зданиях на территории мегаполисов. Здесь возникают специфические трудности — высокая стоимость площадей и необходимость работать с уже имеющимися зданиями. Например, ЦОД компании Oxygen располагается в бывшем заводском здании, что требует принципиально новых технических решений.

В таких условиях проявляются недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов:

• относительно малая плотность хранения энергии,
• необходимость в частом обслуживании,
• ухудшение параметров при температуре выше комнатной.

Выходом является переход на литиевые аккумуляторы.Наглядным примером такой эволюции является проект, реализованный компанией Energon на ЦОД Oxygen. Объект для описания выбран не случайно — обе фирмы связывает многолетнее партнерство, результатом которого стало получение Oxygen сертификата надежности TIER III Uptime Institute. Это очень высокий уровень надежности, такие сертификаты имеют только 300 ЦОД во всем мире!

Первый этап: применение свинцово-кислотных аккумуляторов

Рассматриваемый ЦОД оборудован ИБП марки Eaton, способными работать с аккумуляторами различного типа. В 2021 г. компания Energon установила в этом ЦОД свинцово-кислотные аккумуляторы DELTA Xpert, а также систему балансировки и мониторинга DELTA Battery Equalizer. Данная система позволяет обеспечить одинаковый уровень заряда для каждого аккумулятора, включенного в последовательную цепочку, несмотря на наличие технологического разброса характеристик накопителей энергии. А именно перезарядка, равно как и регулярная недозарядка, снижают ресурс свинцово-кислотных аккумуляторов. Батареи плотно размещены в трех ярусах на стеллажах высотой 2,7 метра, по 120 штук на стеллаж. Регулярно обращаться к ним традиционным способом проблематично. Система мониторинга, являющаяся составной частью Delta Battery Equalizer, позволяет дистанционно отслеживать параметры накопителей энергии. Мощность первоначально реализованного решения составила 1,2 МВт, что обеспечивает автономную работу ЦОД на протяжении 5 минут.

Почему потом выбрали «литий»?

Опыт эксплуатации решения от Energon показал его с самой лучшей стороны, после чего для дальнейшего расширения мощностей ЦОД Oxygen решился заказать решение, которое должно довести мощность системы резервного питания до 6 МВт. Работы по его установке были произведены в середине 2022 г.

Реализация такого проекта на основе свинцово-кислотной технологии потребует уже порядка тысячи батарей. Отметим, что заказчик сам выбрал «литий». При этом главной причиной стал тот факт, что практически невозможно обслуживать массив из тысячи батарей в условиях уже существующего помещения, которое не было изначально построено под ЦОД.

«После того, как специалисты Energon осуществили монтаж и настройку массива литиевых аккумуляторов, можно на 5–10 лет забыть об их обслуживании, что максимально исключает влияние человеческого фактора. Для сравнения, со свинцово-кислотными аккумуляторами раз в квартал приходится проводить тренировочные циклы», — объясняет преимущества данного технического решения менеджер проекта Евгений Швецов.

Применение накопителей энергии на основе лития — новое направление в развитии технологий бесперебойного питания, но у такого рода решений есть свои особенности. В частности, если система балансировки и мониторинга для свинцово-кислотных аккумуляторов является всего лишь средством улучшения эксплуатационных характеристик, то для «лития» она обязательна. Поскольку у Energon накоплен уже большой опыт в деле создания и установки таких систем (причем не только для дата-центров, но и для систем солнечной энергетики, откуда, собственно, эти системы и пошли), проблем не возникло.

Реализация проекта

Для использования в проекте были выбраны аккумуляторные батареи Delta модели UDL 512 В 40 Ач, относящиеся к типу LiFePO4. Бренд Delta принадлежит Energon, что обеспечивает эффективный контроль качества производства, а также независимость поставок аккумуляторов взамен вышедших из строя, от текущей политической ситуации в мире. По сравнению с другими модификациями литиевых аккумуляторов, тип LiFePO4 отличается хорошим соотношением цена/качество (стоимость 1 Ач сохраняемой энергии всего на 20% превышает аналогичный показатель у свинцово-кислотных батарей), высоким уровнем пожаробезопасности и превосходным КПД (ячейка емкостью 40 Ач фактически отдает больше энергии, чем аналог емкостью 50 Ач в литиевых аккумуляторах другого типа).

Расширение возможностей системы резервного питания осуществлено в пределах имеющихся площадей благодаря высокой плотности хранения энергии (в 2–2,5 раза выше по сравнению со «свинцом»). Появилась возможность уменьшить зазоры между аккумуляторами, а также между клеммами и полками стеллажей, поскольку нет необходимости в регулярном обслуживании. Проблема отвода тепла здесь не актуальна, ведь литиевые батареи способны нормально работать при температурах до +60°C. Чтобы не прерывать работу дата-центра, прежний массив свинцово-кислотных аккумуляторов при установке «лития» был сохранен — для всего в итоге нашлось место.

В чем выгода?

Следует отметить, что решения на основе литиевых аккумуляторов — не самые дешевые. Но если учесть отсутствие необходимости в обслуживании на протяжении многих лет, а также стоимость арендной платы, в итоге «литий» оказывается более выгодным, чем «свинец». Наконец, иногда, помимо имеющейся площадки, просто нет возможности разместить дата-центр где-либо еще в пределах района. Пример с внедрением литиевых аккумуляторов в ЦОД Oxygen наглядно показывает преимущества новой технологии. Тем не менее, само по себе использование инновационных аккумуляторов еще не дает однозначную выгоду, нужно, чтобы их установкой занимались квалифицированные специалисты. Тогда технологические решения, основанные на литиевых аккумуляторах, раскроют весь заложенный в них потенциал.■

Полный текст статьи читайте на CNews