Los centros de datos han ayudado a reforzar casi todas las facetas de nuestro mundo cada vez más digital, y en los próximos años se espera que sean una pieza esencial en el soporte de la red eléctrica y la gestión de la energía.
La industria de generación de energía se encuentra en medio de grandes cambios a medida que aumenta la demanda de energía, mientras que, al mismo tiempo, ahora se pone más énfasis en las energías renovables, la generación distribuida y las iniciativas de descarbonización.
La naturaleza irregular de las fuentes de energía renovables utilizadas en la red plantea importantes desafíos, en particular a la estabilidad y disponibilidad de las variaciones de frecuencia causadas por desequilibrios momentáneos.
A medida que las partes interesadas buscan soluciones durante este panorama energético cambiante, muchos creen que los centros de datos están en una posición única para ofrecer servicios de equilibrio de red mediante el uso de fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) interactivas de red y otros sistemas de almacenamiento de energía.
En la mayoría de las aplicaciones de centros de datos, las baterías de respaldo en un UPS solo entran en juego en caso de que ocurra una interrupción; por lo tanto, estas baterías pasan gran parte de su vida útil sin usar. La tecnología Smart UPS utiliza los sistemas de almacenamiento de las baterías para acumular energía y liberarla instantáneamente cuando sea necesario.
Según una encuesta reciente realizada por la consultora y analista OMDIA, es probable que alrededor del 90 por ciento de los operadores de centros de datos implementen sistemas UPS para interactuar con la red y respaldar iniciativas esenciales de administración de energía en los próximos cuatro años.
Al proporcionar servicios a través del soporte dinámico de la red, como la respuesta de frecuencia, los operadores de centros de datos pueden obtener una serie de beneficios, que incluyen nuevas fuentes de ingresos, oportunidades de ahorro de costos, resiliencia operativa mejorada y restricciones de suministro de red reducidas, sin restarle importancia a la misión de la unidad de UPS.de proteger la carga de TI.
Desbloqueando el potencial de un UPS interactivo en la red
Un UPS interactivo con la red con un sistema de almacenamiento de energía del tamaño adecuado está diseñado para brindar una respuesta lo suficientemente rápida para satisfacer las necesidades de contención de frecuencia y respaldar los servicios que generan ingresos.
Esto se deriva de la función principal del UPS, que es proteger la carga crítica y garantizar la disponibilidad en cualquier condición.
Un SAI está optimizado para mejorar la duración de la batería mediante el control de los principales factores de envejecimiento, y está optimizado para la flexibilidad al tener la capacidad de detener o pausar la funcionalidad de los servicios de red en condiciones específicas, lo que requiere un reconocimiento manual o automático, respectivamente, para reiniciarlo.
Los fundamentos del uso de un SAI interactivo en la red
Un UPS interactivo con la red debe ser capaz de ajustar su demanda de energía para brindar servicios auxiliares mientras mantiene la carga crítica respaldada con suficiente tiempo de funcionamiento restante de la batería, para permitir la transferencia normal a los generadores en caso de una falla del servicio público.
Cuando el controlador externo detecta una variación de la frecuencia de la red, se ordena al UPS que siga esta solicitud de regulación positiva y negativa cargando o descargando las baterías dentro de sus límites operativos.
El UPS controla la energía de entrada para lograr ciertos objetivos o servicios al trabajar en una variedad de modos diferentes. Estos modos incluyen:
- Funcionamiento estándar del SAI (funcionamiento normal): con el 100% de la potencia de entrada de la red eléctrica principal a través del rectificador, el SAI se comporta como un SAI estándar de doble conversión.
- Modo de descarga (desconexión total): con la desconexión total de la red, el 100 por ciento de la energía de la carga proviene de la batería después de recibir el comando del controlador externo.
- Modo de descarga (desconexión parcial): La potencia de entrada de la red se ajusta y reduce siguiendo el comando del controlador externo. La energía restante para la carga proviene de las baterías (25 por ciento en este caso).
- Modo de recarga: cuando el estado de carga de la batería está por debajo del 100 por ciento, la utilidad comienza a cargar las baterías luego de una detección de sobrefrecuencia. La potencia de recarga máxima disponible es del 20 al 25 por ciento de la capacidad máxima del UPS (limitada por la capacidad de recarga de la batería y la corriente de entrada máxima).
- Exportación/modo: El control del SAI también puede gestionar la exportación de energía a la red. Cuando sea necesario, el UPS interactivo con la red funcionará como un convertidor de energía bidireccional, descargando las baterías para inyectar energía aguas arriba del UPS.
Ingresos y beneficios de equilibrio para los usuarios finales
El uso de un UPS interactivo en la red permite a las empresas y a los usuarios privados de energía comercializar la energía que almacenan y reducir los costos generales de energía. Una forma de hacerlo es a través de servicios de equilibrio, que ayudan a que la demanda satisfaga el suministro de la red. Estos servicios se realizan a través de la respuesta de frecuencia rápida y la gestión de la demanda.
En los programas de servicio de respuesta de frecuencia rápida, los sistemas de almacenamiento de baterías de UPS se utilizan para acumular energía y liberarla instantáneamente de acuerdo con los siguientes ejemplos:
- Respuesta de frecuencia dinámica: un servicio continuo utilizado para equilibrar el sistema en tiempo real con una cantidad de potencia en proporción a la desviación de frecuencia, que se ajusta constantemente por segundo. Este servicio da como resultado variaciones continuas de potencia positiva y negativa para controlar la frecuencia dentro de los límites operativos, manteniéndose lo más cerca posible de 50Hz.
- Respuesta estática: por el contrario, con la respuesta estática, la respuesta se activa cuando se exceden los límites operativos de frecuencia (específicamente, los valores de frecuencia por encima o por debajo) y se ajustan con una cantidad fija de potencia.
La gestión de la demanda, también conocida en la industria como "recorte de picos", es un enfoque alternativo para equilibrar el suministro y la demanda de servicios públicos mediante la reducción de la demanda de electricidad en tiempos de escasez de energía o altos costos de energía.
Hay dos programas comunes utilizados para la gestión de la demanda. El primero es un programa basado en precios en el que los consumidores ajustan su consumo de energía de acuerdo con los cambios en el precio del mercado de la electricidad.
El segundo es un programa basado en incentivos donde las ganancias se proporcionan a través de contratos en los que se paga a los consumidores para cambiar o reducir su consumo de energía.
A cambio de contribuir a estos programas, las empresas reciben un pago financiero regular basado en el tamaño del contrato por dichos servicios, conocido como “pago por capacidad” y, en algunos casos, también pueden recibir un paquete de bonificación por estar inscritos.
Al proporcionar servicios de equilibrio de red, los participantes reciben pagos de "energía" adicionales en función de la rapidez con la que reaccionan a las variaciones de frecuencia de la red, así como de la cantidad de energía reducida. Como regla general, cuanto más rápido sea el tiempo de respuesta, mayor será el potencial de ingresos.
Al igual que con cualquier tecnología nueva, habrá muchos desafíos que considerar a medida que veamos que las prácticas de equilibrio de la red se vuelven más comunes. Sin embargo, un proveedor confiable de equipos de infraestructura crítica puede trabajar con usted para superarlos. Y a medida que los esfuerzos para estabilizar la red mientras se alejan de las fuentes de energía tradicionales se vuelven más agresivos, pocos podrán ignorar los beneficios que brinda el uso de un UPS interactivo en la red.