Modulaire UPS en blok modulaire UPS bieden meer flexibiliteit en efficiëntie voor kritische datacenter-toepassingen

Datacenters stellen hoge eisen aan de elektriciteitsvoorziening. Ze moeten voldoen aan de hoogste eisen op het gebied van betrouwbaarheid en beschikbaarheid, maar tegelijkertijd is er de constante druk om het stroomverbruik te verminderen - zowel om de kosten te verlagen alsook om het geïnstalleerde oppervlak te beperken en de koelsystemen te ontlasten.

Om optimale beschikbaarheid te realiseren, is het essentieel dat zowel datacenters alsook kleine server- en datarooms beschikken over UPS-systemen die op hun taak berekend zijn. Deze systemen zorgen voor veilige stroomtoevoer als er iets mis is met de lijnnetspanning. Met name wanneer de spanning uitvalt, leveren accu-sets stroom totdat de voedingsspanning weer is hersteld of de spanning wordt geleverd via een generator of een andere voedingsbron, of totdat de kritische belasting veilig kan worden afgesloten binnen de gestelde autonomie.

De UPS zorgt voor een zuivere spanning voor kritieke toepassingen en kan incidenten afhandelen waarbij de sinusvorm van de ingangsspanning van lage kwaliteit is - zoals bij onderspanning, overspanning, schommelingen in de frequentie, harmonische vervorming, of spanningspieken.

Hoe kan een UPS-systeem voldoen aan de hoogste eisen op het gebied van betrouwbaarheid en efficiëntie? En welke andere factoren zijn belangrijk in een UPS voor de datacenters van nu, met name gezien de flexibiliteit die is vereist als gevolg van de overstap naar de cloud?

Modulariteit ten behoeve van schaalbaarheid

Een cruciale methode om in de behoeften van datacenters te voorzien, is de toepassing van modulaire architectuur. Hoewel een traditionele ‘monolithische’ UPS vaak nog steeds de beste keuze is voor de kleinste toepassingen, zoals een kleine serverroom, is de modulaire benadering meestal de beste keuze voor alles van middelgrote servers en kleine netwerken tot de grootste datacenters.

Een modulaire UPS biedt beveiliging in de vorm van ‘vermogensblokken’, meestal van 30 kVA, waardoor de beveiliging kan worden uitgebreid tot honderden kVA in één systeem.

Een modulair systeem biedt de flexibiliteit en schaalbaarheid om te reageren op veranderingen in de belasting waarvoor beveiliging is vereist. Dit betekent dat bedrijven betalen naarmate ze groeien. Ze hoeven dus niet van tevoren te investeren in een systeem dat in het begin eigenlijk over te veel capaciteit beschikt. Zo kunnen ze hun kapitaaluitgaven verlagen. Dit betekent ook dat als de beveiliging van de belasting minder hard nodig is, de blokken kunnen worden verwijderd en elders in de infrastructuur van het bedrijf kunnen worden ingezet. De powermodulen kunnen ook worden ‘bevroren’, zodat ze stand-by staan in het UPS-frame totdat ze weer nodig zijn voor de kritische belasting.

Deze flexibiliteit is vooral nuttig voor datacenters die cloud-functionaliteit bieden. Aangezien de belasting van dag tot dag en van maand tot maand kan verschillen, is een schaalbare UPS een kosteneffectieve manier om in de behoeften te voorzien.

Modulariteit leidt ook tot meer efficiëntie

Behalve de schaalbaarheid heeft een modulair systeem nog een groot voordeel: het kan de efficiëntie sterk verbeteren. Hierdoor wordt het stroomverbruik verminderd, waardoor ook de totale TCO wordt teruggebracht. Dit is een belangrijk punt, aangezien het elektriciteitsverbruik een hoog percentage van de kosten van datacenters vormt.

Als redundante systemen worden gebruikt in een N+1-configuratie, is het mogelijk dat een UPS alleen lichte belastingen beveiligt die een relatief laag percentage van de capaciteit vormen. Als een niet-modulaire UPS wordt gebruikt voor een belasting van slechts 30% of 40%, wordt de efficiëntie van het systeem drastisch verminderd.

Om dit probleem op te lossen, kunnen UPS-fabrikanten voorspellend beheer implementeren. Dit betekent dat de blokken in een modulair systeem automatisch worden in- en uitgeschakeld om in realtime te reageren op de behoefte voor de belasting van het systeem. De UPS zorgt meestal alleen voor een actieve status van de voedingsmodules die specifiek nodig zijn voor de kritische belasting - naast de '+1' redundante voedingsmodule.

De nieuwe Protect Plus M600 UPS van AEG Power Solutions (AEG PS) heeft bijvoorbeeld de functie ‘Idle Mode’, die ervoor zorgt dat de voedingsmodules die niet worden gebruikt om de belasting te beveiligen automatisch worden bevroren, waardoor een efficiëntie van wel 95,5% wordt bereikt in de dubbele-conversiemodus (VFI). Om te zorgen dat alle voedingsmodules even lang uitgeschakeld zijn en daardoor de betrouwbaarheid te vergroten, zet het systeem de voedingsmodules beurtelings in de ‘Idle Mode’. Periodiek wordt de module die het langst in gebruik is uitgeschakeld, waarna een andere module wordt ingeschakeld. Bovendien kan het systeem in ECO Mode werken, waardoor een rendement van 98,5% kan worden bereikt.

Zelfs bij lichte belastingen draagt dit bij tot een efficiëntere werking van de UPS - de Protect Plus M600 werkt zelfs bij een lage belasting van 40% vrijwel net zo efficiënt als bij een volledige nominale belasting. Dankzij de beste transformatorloze IGBT-technologie en daardoor deze vlakke rendementscurve vermindert de Protect Plus M600 vermogensverlies, wat direct financiële besparingen oplevert.

Als het systeem in bedrijf is, schakelt de besturingseenheid de modules om de vijf minuten een voor een uit, totdat het berekende aantal modules actief blijft in het systeem. Als een hogere belasting gevraagd wordt, schakelt de besturingseenheid alle modules in, zodat de belasting onmiddellijk wordt beveiligd. Vervolgens worden opnieuw de vereisten berekend en de modules weer uitgeschakeld als dat mogelijk is.

Een andere reden waarom de UPS soms met een lage belasting werkt, is dat een zo optimaal mogelijke flexibiliteit kan worden geboden via redundantie. Op het hoogste betrouwbaarheidsniveau voor datacenters. Volgens Tier 4 moet de verwachte beschikbaarheid minimaal 99,995% zijn. Om dit te realiseren, werkt elk UPS-systeem met een maximumbelasting van 50% en wordt elk systeem gekoppeld aan een ander systeem (A en B-feed). Als een van beide systemen uitvalt, kan de resterende UPS de belasting van het uitgevallen systeem overnemen, waarbij de belasting nog steeds onder de 100% blijft. Dit betekent dat een UPS die efficiënt werkt met lage belastingen (lager dan 50%), kan zorgen voor een forse vermindering van het stroomverbruik.

Zuiver modulair en bloksgewijs modulair

De modulariteit die we tot nu toe hebben beschreven, staat bekend als 'zuiver modulair'. Systemen zoals de AEG Protect Plus M600 hebben relatief kleine modulaire blokken, met elk een capaciteit van 30 kVA, die kunnen worden gecombineerd om de vereiste belasting te ondersteunen.

Voor grotere toepassingen kan een andere benadering beter zijn: de 'bloksgewijze modulaire' architectuur, zoals AEG Protect Blue. Deze architectuur maakt gebruik van grotere voedingsblokken van 250 kVA die kunnen worden gecombineerd om de vereiste belastingcapaciteit te realiseren.

Een bloksgewijze modulaire UPS biedt bijna evenveel flexibiliteit en efficiëntie als de zuiver modulaire benadering, en kan kosteneffectiever zijn voor grote datacenters. Als de vereiste capaciteit in de buurt van 500 kVA komt, is het meestal de moeite waard om een bloksgewijs modulair systeem als alternatief te overwegen.

Gebruiksvriendelijkheid en bewaking

Een UPS is uiteraard slechts een van de benodigde onderdelen ter bescherming van uw kritische applicaties. Als u een UPS kiest, moet u ook kijken naar de gebruikersinterface, de beheersoftware, en de service en ondersteuning die een leverancier kan bieden.

Gebruiksgemak is erg belangrijk. Als de UPS moeilijk te configureren is, wordt het systeem mogelijk niet in de juiste configuratie gebruikt, wat gevolgen kan hebben voor de efficiëntie en betrouwbaarheid. In het geval van de AEG Protect Plus M600 zorgen we ervoor dat elke UPS-module kan worden bewaakt via het gecentraliseerde LCD-touchscreen. De modules kunnen ook afzonderlijk worden bewaakt. Elke module heeft naast het grote LCD-scherm een eigen display, dat bereikbaar is vanaf de voorkant van het frame. We bieden ook de mogelijkheid om het systeem op afstand te bewaken via communicatie met de standaard protocollen.

AEG PS biedt ook MoniUPS, een innovatieve tool die de hele installatie van een klant constant bewaakt. Met MoniUPS kan de UPS een waarschuwing sturen naar AEG PS-technicus, die het probleem kan identificeren via de functie voor bewaking op afstand. Vervolgens gaat de technicus naar de UPS op de locatie om deze te herstellen nog voordat een storing kan optreden. Hierdoor nemen de beschikbaarheid en betrouwbaarheid toe.

En uiteindelijk staan betrouwbaarheid en beschikbaarheid altijd boven aan het prioriteitenlijstje van datacenters die een UPS gaan kiezen.

De modulaire benadering en de bloksgewijze modulaire benadering van UPS zorgen voor optimale betrouwbaarheid, bieden de vereiste flexibiliteit voor de lange termijn en garanderen maximale efficiëntie.

Alessandro Nalbone is Product Manager Data & IT bij AEG Power Solutions