Li-ion АКБ: еще один шаг к экономии
Как мы уже отмечали, преимущество архитектуры OCP для ЦОД – не только в упрощении развёртывания системы и управления ею, но и в значительной экономии, позволяющей предоставлять клиентам сервисы по приемлемым ценам, создавая при этом высокоэффективные серверы. Ещё один способ сэкономить – использование Li-ion аккумуляторов для ИБП.
За последние лет сорок такой ключевой компонент ИБП, как аккумуляторные батареи, существенно не менялся. В то же время именно аккумулятор в конечном счёте определяет и мощность источника, и длительность резерва бесперебойника.
ИБП, который производит Lite-On Power System Solutions, может работать в диапазоне температур от 0°C до 50°C.
Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторных батарей очевидны: низкая стоимость, низкий саморазряд, высокая надёжность, стабильность напряжения, длительность циклов работы и возможность совершать до тысячи циклов заряда/разряда.
Однако срок службы свинцово-кислотных батарей сокращается вдвое при каждом десятиградусном увеличении температуры окружающей среды выше 25°C, пишет Патрик Брухон (Patrick Brouhon) в блоге компании Schneider Electric. Кроме того, ИБП с использованием свинцово-кислотных батарей имеют большой размер и вес; достаточно сложно определить, когда такая батарея требует замены.
По мнению Патрика Брухона, у ИБП на Li-ion есть, как минимум, четыре преимущества перед ИБП на свинцово-кислотных аккумуляторах.
Во-первых, при сопоставимой мощности Li-ion АКБ имеют габариты до трети и вес до двух третей меньше, чем их аналоги. Значит, в случае использования таких систем в ЦОД можно гибче подходить к размещению оборудования, сэкономить площади ЦОД и, как следствие, снизить CAPEX.
Во-вторых, ИБП на литий-ионных аккумуляторах способны работать в более широком температурном диапазоне и резкое повышение температуры окружающей среды практически не влияет на срок службы батареи. Следовательно, сложных и дорогостоящих систем охлаждения ИБП не требуют. Они имеют большую энергетическую плотность и очень низкую скорость саморазряда.
В-третьих, такие ИБП имеют весьма наглядные системы мониторинга состояния аккумуляторов.
И наконец, срок использования Li-ion АКБ, как минимум, вдвое выше, чем свинцово-кислотных батарей. Несмотря на то, что последние рассчитаны на десятилетний срок службы, на практике клиенты заменяют аккумуляторы через 5-6 лет. ИБП на Li-ion пока что стоят дороже. Но учитывая меньшие расходы, связанные с заменой батарей, такие аккумуляторы делают в перспективе стоимость использования бесперебойников сопоставимой.
Li-ion аккумуляторы выигрывают у свинцово-кислотных АКБ практически по всем параметрам. Источник: Samsung SDI.
Системы охлаждения в ЦОД потребляют до 40% общего расхода электроэнергии. Замена традиционных ИБП позволяет существенно снизить текущие расходы: работая в более широком температурном диапазоне, ИБП на литий-ионных АКБ не нуждаются в энергозатратных системах кондиционирования воздуха.
В ЦОД ИБП на свинцово-кислотных аккумуляторах занимают до трети общей площади дата-центра. Использование более компактных ИБП на Li-Ion позволяет высвободить место для стоек. Более того, можно устанавливать Li-ion ИБП по мере необходимости, что в принципе невозможно при использовании традиционных ИБП на свинцово-кислотных аккумуляторах.
Если ещё недавно мы не имели альтернативы, то сейчас такие решения уже есть. Например, это HP R12000 DirectFlow 1U для монтажа в стойку.
Трёхфазная система HP DirectFlow (выходная мощность 12-20 кВт) включает отдельный блок управления питанием, который объединяет все основные компоненты ИБП (зарядное устройство, инвертор и активный фильтр) в одном устройстве. ИБП HP R12000 DirectFlow 1U обеспечивает до 12 кВА, занимая две стандартные единицы пространства в стойке.
Благодаря возможности использования литий-ионных аккумуляторов (высота 1U) или свинцово-кислотных аккумуляторов с клапанной регулировкой (высота 3U) время работы системы увеличено в три раза по сравнению с традиционными решениями. Как утверждает производитель, КПД HP DirectFlow превышает 99%.
Российская компания «Лиотех» производит трёхфазные (мощностью от 18 до 45 кВт) и однофазные (от 6 до 15 кВт) источники бесперебойного питания, которые комплектуются литий-ионными аккумуляторами собственного производства. В отличие от решений HP, промышленные ИБП «Лиотех» могут использоваться на объектах энергетики, в медицинских учреждениях, предприятиях ЖКХ, связи и телекоммуникаций: там, где площадь для установки ИБП ограничена, но требуется высокая мощность. Производитель утверждает, что ИБП способны обеспечивать высокую энергетическую плотность в диапазоне от -10 ºС до +50 ºС и имеют срок службы до 20 лет.
Особенности ИБП на Li-ion аккумуляторах для сегмента SOHO и обычных пользователей рассмотрим на примере выпущенного компанией Schneider Electric ИБП APC Back-UPS Pro 500 Lithium Ion (в России он не продаётся, стоимость на Amazon.com – около $267):
Функционально APC Back-UPS Pro 500 Lithium Ion не очень отличается от подобных устройств со свинцово-кислотными АКБ. Размеры ИБП очень невелики и сопоставимы с размерами роутера. Вес ИБП — 2,2 кг.
Кроме обычных Master Outlet, позволяющих определить состояние основных источников энергии (недоступен/отключен), ИБП имеет два Smart Outlets, которые могут настраиваться на питание от аккумулятора и защиту от скачков напряжения или только защиту от скачков напряжения. Кроме того, Smart Outlets следят за потреблением энергии, обеспечивая максимальный КПД электропитания, сокращая расходы на электроэнергию.
ИБП имеет широкий диапазон функций, которые упрощают его использование в то же время обеспечивая эффективность работы. Так, он обеспечивает возможность настройки на оптимальную эффективность в любой заданной инфраструктуре электропитания, в том числе с применением резервной генераторной установки.
Через USB-порт есть возможность доступ к дополнительным функциям защиты питания и управления ИБП с компьютера. ИБП может отключать периферические устройства, если они в данный момент не используются и может управляться удаленно через веб-интерфейс.
Программное обеспечение позволяет управлять его функциями и получать исчерпывающую информацию о состоянии аккумуляторных батарей.
Сменные Li-ion аккумуляторы, по заявлению производителя, имеют вдвое больший срок службы, чем обычные свинцово-кислотные АКБ – до 8 лет. При отключении источника электроэнергии ИБП способен обеспечивать функционирование оборудования с потребляемой мощностью 25W в течение 51 минуты, 34 минуты – мощностью 40W и 6,7 минут – мощностью 180W.
Недостатком ИБП может считаться только его цена. Однако учитывая срок службы АКБ, стоимость его текущего обслуживания ниже, чем для ИБП на свинцово-кислотных АКБ.
