As fontes de alimentação ininterruptas (UPS) sempre foram utilizadas para manter as luzes acesas e fornecer serviços críticos em caso de interrupção da rede.
De hospitais a sistemas de transporte inteligentes passando por data centers, os nobreaks servem para manter as operações funcionando quando ocorre uma falha na rede. Quando tudo o resto é interrompido, eles mantêm as coisas funcionando.
Quase todas as instalações de data center farão uso de um enorme conjunto de baterias que fazem parte dos sistemas UPS, com sua capacidade total dimensionada para a carga de TI. Essas baterias provavelmente são de chumbo-ácido ou de íons de lítio mais modernas.
Se o data center é construído de acordo com os padrões de alta disponibilidade, que compõem a maioria dos data centers modernos hoje, a energia armazenada em suas baterias agora está em uma escala que poderia ser usada para ajudar a rede quando ela enfrenta dificuldades, em vez de apenas lidar com o problema.
Essa mudança também promete facilitar a gestão dos esforços de sustentabilidade para proprietários e operadores de instalações de data center.
Quando você não confia na grade
A oportunidade de adotar sistemas UPS mais avançados surge no momento em que a maioria dos governos e empresas de serviços públicos substituem fontes de energia intensivas em carbono por fontes renováveis que, embora necessárias, estão impactando a rede.
Sempre que uma grande usina é colocada em operação, ela causa desequilíbrios de fases e frequência em toda a rede elétrica. Isto se aplica igualmente se uma grande fonte de energia for desativada e, uma vez que a intermitência das fontes de energia renováveis for considerada, a rede sofrerá cada vez mais variações de frequência.
Se o problema não for verificado, pode causar interrupções. A demanda do usuário pode variar enormemente durante diferentes períodos do dia ou do ano, especialmente em grandes eventos climáticos, levando a possíveis falhas de rede se não forem bem administradas.
O negócio de data centers compartilha o desejo insaciável do mundo por mais energia e foi um dos primeiros a apoiar a busca por mais fontes renováveis que reduzam as emissões de carbono.
Como o setor enfrenta um futuro de redes não confiáveis, a UPS pode provar seu valor mais uma vez para evitar a calamidade.
Criticidade e Redundância da UPS
Como sabemos, o nobreak fica no coração do sistema de distribuição elétrica de um data center, fornecendo energia limpa e ininterrupta para o equipamento de TI e, juntamente com um mecanismo de comutação de energia, mantém a carga de TI viva durante o período de mudança para uma fonte de energia no local, geralmente um gerador a diesel.
Para uma instalação de data center, quanto maior o requisito de disponibilidade, maior a capacidade da bateria e do gerador instalados para garantir que a instalação mantenha a carga de TI funcionando, não importa o que aconteça.
Essa capacidade muitas vezes não utilizada, com as ferramentas certas, pode ser disponibilizada à rede para ajudá-la a se recuperar de uma interrupção ou evitar uma completamente. Isso é explorado atualmente pelos maiores players do setor com o que é conhecido como um nobreak interativo em rede.
Conversando com a grade
Os sistemas UPS em data centers de alta disponibilidade terão o dobro ou, às vezes, o triplo da capacidade de bateria necessária para garantir que as cargas de TI de missão crítica nunca se percam. No entanto, essa capacidade quase nunca é utilizada, criando uma oportunidade.
Através do uso de um controlador externo e uma série de recursos digitais, os dados da rede fluem em tempo real. Quando ocorre uma mudança na frequência da rede, ele instrui o nobreak a responder com regulação positiva e negativa, carregando ou drenando as baterias dentro de suas limitações operacionais. Isso efetivamente transforma o nobreak do data center em um DER - recurso de energia distribuída.
Isso, por sua vez, pode criar uma nova geração de data centers interativos com a rede e potencialmente transformá-los de grandes consumidores de energia em uma parte crítica do sistema de distribuição elétrica mais amplo.
A venda de flexibilidade na rede permite que os data centers monetizem recursos subutilizados, fornecendo armazenamento de energia e os serviços de resposta de frequência rápida que os operadores de rede exigirão cada vez mais à medida que a capacidade de energia renovável aumenta e a rede perde a rigidez associada à geração de energia a combustíveis fósseis.
Os benefícios
Uma UPS interativa com a rede pode ajudar os data centers a comercializar sua energia armazenada e reduzir seu custo geral de energia, tendo um impacto positivo no Custo Total de Operação (TCO) de uma instalação - que é liderado principalmente pelo custo da energia.
Isso é realizado por meio de serviços de balanceamento, que auxiliam a demanda no atendimento da oferta da rede, com foco na resposta rápida de frequência e no controle da demanda. Os serviços de balanceamento garantem que o fornecimento de energia atenda à demanda real, proporcionando estabilidade à rede e permitindo a produção de renda, bem como a economia de energia.
Além disso, se a instalação participar de programas de gerenciamento de demanda com a rede local - também conhecida como “corte de pico” - ela pode reduzir seu consumo de energia mudando para sua geração de energia no local ou contando com a capacidade armazenada em suas baterias. Por meio desse mecanismo, ajuda a rede a evitar uma interrupção.
Essencialmente, os data centers de balanceamento de rede ganham compensação adicional de “energia” com base na rapidez com que respondem às flutuações de frequência, bem como na quantidade de energia economizada.
Os desafios restantes
Com a tecnologia sendo relativamente nova, há poucos exemplos de implantações do mundo real em escala. Os operadores de data centers avessos a mudanças continuam relutantes em mudar os sistemas UPS nos quais confiaram até agora, que estão no centro das operações de missão crítica.
A maioria das preocupações gira em torno do impacto do ciclo de vida das próprias baterias, já que as tecnologias interativas de rede carregarão e descarregarão as baterias mais do que é necessário agora em instalações de data center.
Os fabricantes enfatizam que essas preocupações são infundadas, pois os limites operacionais podem ser incorporados à metodologia de resposta da rede, permitindo que o nobreak interaja com a rede apenas quando for seguro fazê-lo. Além disso, os sistemas UPS modernos têm recursos de otimização integrados e análises avançadas para lidar com os principais fatores de envelhecimento relacionados a cada química da bateria.
Implantações atuais
Com a tecnologia sendo relativamente nova e adequada apenas para alguns participantes deste setor, os detalhes sobre as implantações existentes de UPS interativos em rede são escassos.
Em julho do ano passado, a Microsoft, juntamente com a UPS EnergyAware da Eaton, usou essa tecnologia em um campus de data center de Dublin. Esse movimento decorre do fato de que a EirGrid, operadora de distribuição elétrica da Irlanda, agora prioriza fontes de energia não carbônicas e a Microsoft está participando por meio da Enel X - uma provedora de serviços e soluções de energia que agrega consumidores de energia industriais e comerciais em usinas de energia virtuais.
Embora números exatos não sejam divulgados, como a capacidade da bateria e quanto a Microsoft está disposta a disponibilizar para a interatividade da rede, a empresa afirma que, nos próximos dois anos, essa medida removerá cerca de dois milhões de toneladas métricas de emissões de dióxido de carbono que, de outra forma, seriam geradas a partir da National Grid da Irlanda.
A Telia também está conectando os sistemas UPS em seu data center de Helsinque de 24 MW na Finlândia à rede local.
Apesar das incógnitas, a tecnologia definitivamente desperta o interesse de proprietários e operadores de instalações de data center, com a empresa de análise Omdia observando que mais de 80% dos entrevistados provavelmente implantarão nobreaks interativos de rede nos próximos cinco anos. Como de costume para o setor, a tecnologia exigirá mais implantações e evolução antes de se tornar a maneira padrão de construção de data centers e outras instalações de missão crítica.
Mas o cenário energético não mostra sinais de melhoria tão cedo, à medida que mais fontes renováveis entram em operação e a demanda supera a oferta. À medida que a pressão aumenta, pode se tornar mais difícil ignorar a série de benefícios que vêm com a tecnologia UPS interativa em rede.
