Por Tod Higinbotham, director de operaciones de ZincFive

En el mundo de los centros de datos, donde hay mucho en juego, donde el tiempo de inactividad puede significar un desastre, la búsqueda de energía confiable e ininterrumpida es crucial. Cuando se corta la energía de la red pública, los sistemas de suministro de energía ininterrumpida (UPS) del centro de datos recurren inmediatamente a baterías de respaldo para proporcionar energía hasta que los generadores se conecten. Esto garantiza la continuidad del negocio para los servidores alojados en esas instalaciones y evita costosos tiempos de inactividad, pérdida de ingresos y posibles daños a la reputación de la empresa.

Conocido como “tiempo de funcionamiento de respaldo de batería”, este período de transición se ha reducido de 30 minutos a menos de cinco minutos en la última década gracias a tecnologías de generadores y arquitecturas de energía avanzadas.

Ahora, muchos diseños nuevos planean cambiar sus instalaciones a energía de generador en tres minutos o menos. La reducción del tiempo de funcionamiento de la batería brinda una valiosa oportunidad para que los propietarios de centros de datos optimicen sus sistemas UPS para lograr confiabilidad y ahorro de costos.

Por ejemplo, muchos sistemas UPS de centros de datos dependen actualmente de baterías de plomo-ácido, que normalmente no están optimizadas para tiempos de funcionamiento inferiores a cinco minutos. Reevaluar las composiciones químicas de las baterías de respaldo “probadas y verdaderas” puede revelar mejores opciones con mayor confiabilidad y seguridad durante descargas de alta potencia a corto plazo, un espacio reducido y un menor costo total de propiedad.

Harry Handlin, responsable del segmento de centros de datos de EE. UU. en ABB, afirma que: “Muchos centros de datos están seleccionando tiempos de funcionamiento inferiores a cinco minutos para optimizar los costes y minimizar el espacio ocupado. Estos clientes se han dado cuenta hace tiempo de que cinco minutos de funcionamiento de la batería del SAI no proporcionan una protección adicional. Si un generador no arranca, el problema no se puede solucionar en cinco minutos o incluso en 15 minutos”.

Debido a sus composiciones químicas, las baterías tradicionales de plomo-ácido y de iones de litio requieren que los propietarios de centros de datos compren más gabinetes de los que finalmente necesitan para proporcionar energía adecuada a corto plazo.

En una cadena de baterías de plomo-ácido o de iones de litio, una sola celda fallida impide el flujo de corriente desde las celdas circundantes en la cadena, creando una mayor caída de voltaje o un circuito abierto que puede provocar la caída de toda la cadena en caso de un corte.

Para compensar este punto débil es necesario que los propietarios de los centros de datos compren cadenas de baterías redundantes adicionales, lo que aumenta el coste general de propiedad y ocupa bienes inmuebles valiosos dentro del centro de datos.

Además, el riesgo de fuga térmica de las baterías de litio requiere que su sistema de gestión de baterías (BMS) las desconecte si incluso una sola celda de la batería está fuera de tolerancia. Si bien es necesaria para evitar riesgos de seguridad, esta precaución puede impedir que un sistema de batería proporcione tiempo de ejecución para el centro de datos.

Las nuevas tecnologías de baterías, como las químicas de níquel-zinc, eliminan esta necesidad de espacio y costos adicionales. A diferencia de las celdas de iones de litio y de plomo-ácido, una celda de níquel-zinc débil o agotada sigue siendo conductora y permite que el resto de la batería continúe entregando energía.

Las baterías de níquel-zinc tampoco sufren descontrol térmico, por lo que no es necesario desconectarlas en caso de falla de una celda, lo que les permite funcionar durante mucho tiempo sin preocuparse de que el sistema de gestión de baterías apague automáticamente una serie de baterías. Esta confiabilidad inherente reduce la necesidad (y los costos) de tener series de baterías redundantes.

Las baterías de níquel-zinc también ofrecen una combinación ganadora para aplicaciones de alta descarga y de corto plazo: alta densidad de potencia y alta tasa de descarga. Esto les permite proporcionar de manera confiable grandes cantidades de energía de corto plazo en espacios más pequeños que los sistemas de baterías de plomo-ácido y litio.

Por el contrario, las baterías de plomo-ácido tienen una alta tasa de descarga, pero una densidad de potencia relativamente baja, por lo que se necesitan más baterías o baterías más grandes para manejar una carga equivalente. Mientras tanto, los racks de baterías de iones de litio están limitados a una baja tasa de descarga, ya que el BMS los apaga si su corriente de descarga supera el nivel necesario para evitar riesgos de incendio. Estos límites de protección contra sobrecorriente aumentan el riesgo de cortar el sistema durante el uso.

Las baterías de níquel-zinc ofrecen tres veces la densidad de potencia de las de plomo-ácido, el doble de la capacidad de carga actual de las baterías de iones de litio líderes en la industria y un BMS que no interrumpe las operaciones de tiempo de ejecución (ya que no hay riesgo de fuga térmica). Esto reduce aún más los gabinetes necesarios y los requisitos de espacio de la sala UPS, lo que permite más espacio dentro del centro de datos para equipos que generan ingresos, como servidores.

Por ejemplo, una descarga de alta potencia de tres minutos para una carga de UPS de 1 MW solo requeriría tres gabinetes de baterías de níquel-zinc, en comparación con cinco gabinetes de iones de litio y seis gabinetes de plomo-ácido.

Dado que las baterías de níquel-zinc pueden tener un tamaño óptimo para tiempos de ejecución de cinco minutos o menos y ofrecen mayor confiabilidad, los operadores de centros de datos solo necesitan comprar la cantidad mínima de gabinetes de baterías para soportar sus requisitos de carga y tiempo de ejecución, lo que reduce el costo total de sus sistemas UPS.

A medida que los propietarios de centros de datos adopten diseños de centros de datos con una conmutación por error automática más rápida del UPS al generador, necesitarán una batería que pueda tener el tamaño adecuado y optimizarse para tiempos de funcionamiento más cortos y al mismo tiempo ofrecer una descarga de alta potencia.

Al elegir estas baterías, deben invertir en una batería que proporcione picos de energía confiables y seguros a corto plazo en un espacio reducido y con ahorros en el costo de propiedad. Con mayor densidad de energía, confiabilidad, seguridad y capacidades de tiempo de ejecución reducido, las baterías de níquel-zinc son una opción inteligente y rentable para el futuro de la energía de respaldo de los centros de datos.