Система накопичення енергії для дата-центру: рішення, яке економить і захищає

Чому свинцеві батареї — ваш головний біль

У дата-центрі 200-2000 кВт свинцеві АКБ (VRLA) — це десятки тонн металу та свинцю. Вони бояться глибоких розрядів, втрачають ємність уже після 200 циклів, а при температурі вище 25°C кожні 10 градусів скорочують термін служби вдвічі. Тому доводиться тримати кондиціонери в акумуляторній на рівні 20°C — це додаткові кіловати, які збільшують PUE.

Головний біль — перемикання. Коли пропадає мережа, ДБЖ перемикається на батарею за 5-10 мілісекунд. Але якщо батарея стара або холодна, напруга просідає, і сервери можуть перезавантажитися. Заміна свинцевих на LiFePO4 прибирає цю проблему: хімія літію тримає напругу стабільно до самого кінця розряду.

Як LiFePO4 закриває ці проблеми

Літій-залізо-фосфатні комірки мають внутрішній опір у 5-10 разів нижчий, ніж у свинцевих. Це означає, що при однаковій потужності вони менше гріються, а віддавати струм можуть без просідання напруги. Тому час перемикання ДБЖ залишається в межах норми, а тепловиділення в акумуляторній знижується на 70-80% — кондиціонер можна вимкнути або перевести в режим очікування.

Крім того, LiFePO4 допускає глибину розряду 90% (у свинцевих — 50%), тож для тієї ж автономії потрібна вдвічі менша ємність. А ще термін служби — 4000-6000 циклів проти 500-800 у VRLA. Ви забудете про заміну батарей на 10-15 років.

• Нульовий час перемикання: BMS і інвертор забезпечують безперебійне живлення без розриву.
• Зниження PUE: менше тепловиділення — менше витрат на охолодження.
• Модульність: нарощуєте ємність блоками по 50 кВт·год без зупинки ДЦ.

Розрахунок потужності та ємності: методика

Потужність накопичувача визначається не середнім навантаженням, а максимальним стрибком споживання. Наприклад, якщо в дата-центрі стоїть 500 кВт ІТ-обладнання, але пік може сягати 700 кВт (запуск СКС, пікові обчислення), то потужність BESS має бути не менше 700 кВт. Інакше при стрибку напруга просяде, і ДБЖ перейде в аварійний режим.

Ємність рахуємо від необхідного часу автономії. Якщо вам потрібно 15 хвилин для коректного завершення роботи, а навантаження 500 кВт, то потрібно 500 кВт × 0,25 год = 125 кВт·год. Але з урахуванням глибини розряду 90% і ККД інвертора 95% — фактична ємність має бути 125 / 0,9 / 0,95 ≈ 146 кВт·год. Зазвичай беремо запас 20% на старіння.

Для точного розрахунку потрібен графік навантаження за тиждень, рахунки за електроенергію та однолінійна схема. Без цих даних цифра буде грубою — на рівні 100-150 кВт·год на кожні 100 кВт навантаження. Це орієнтир, а не проєкт.

Що буде, якщо підібрати неправильно

Якщо взяти потужність меншу, ніж пікове споживання, накопичувач не потягне навантаження. У кращому випадку він відключиться сам, у гіршому — виб'є автоматику, і ви отримаєте даунтайм. Якщо ємність замала, автономії не вистачить, і сервери впадуть під час тривалого відключення.

Перебільшення — теж погано. Ви переплатите за зайві кіловати, а накопичувач буде працювати в недовантаженому режимі, що знижує ефективність. Наприклад, інвертор при 20% навантаженні має ККД близько 90%, а при 80% — 97%. Тому ми завжди наполягаємо на аудиті перед проєктуванням.

Що потрібно від вас для старту

Інженеру для розрахунку потрібні три речі: графік навантаження за останні 7 днів (зняти з ІТ-моніторингу або лічильників), рахунки за електроенергію за 12 місяців (щоб побачити тарифи і пікові навантаження) та однолінійну схему розподілу. Якщо схеми немає — наші фахівці відзнімають її на місці.

Ми робимо аудит безкоштовно, якщо ви плануєте замовлення. Після аналізу видаємо ТЕО з терміном окупності та детальним проєктом. На 0,4 кВ це працює, але для потужностей вище 1 МВт можуть знадобитися рішення на 6/10 кВ — це теж прораховуємо.