Современные аккумуляторные батареи в работе ЦОД

17 июня 2021 г.

Центры обработки данных (ЦОД) имеют огромное значение в современном мире, где всё построено на хранении и передаче немыслимых объёмов информации. Как правило, это отдельные помещения, в которых условия работы и обслуживания оборудования максимально настроены на главное требование к подобным структурам – надёжность и устойчивость к отказам. Обеспечить это невозможно без качественного энергоснабжения, кондиционированного и резервированного.

Важность бесперебойности питания

Лишь самые простые центры могут обходиться без общего источника бесперебойного питания (ИБП). Основная масса корпоративных и коммерческих ЦОД подразумевает наличие установок, которые стабилизируют энергоснабжение и делают невозможными малейшие сбои по питанию, способные привести к разрыву множества связей и потере гигантских массивов информации. Как бы ни обеспечивался центр автономными электростанциями, эти условия нельзя выполнить без комплексной системы кондиционирования энергии, аккумулятор в ЦОД важнее, чем любой сервер.

Система питания выполняется в виде функционально законченного комплекса, обеспечивающего снабжение не только аппаратуры серверного оборудования, но и жизнеобеспечения зданий и помещений, где всё важно, включая микроклимат и охрану. В случае внезапного пропадания сети ИБП включается мгновенно, техника сработает за несколько миллисекунд, исключив малейшие провалы и помехи. С такой скоростью начать отдавать энергию, находясь в постоянной готовности (буферный режим, постоянно под напряжением), могут только аккумуляторы.

Подзаряжаемые источники энергии

В роли накопителей теоретически могут выступать разные по природе устройства: от конденсаторов до маховиков. Но чаще всего применяются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (АКБ). Под них в стационарных ИБП отводятся значительные объёмы в виде стоек и шкафов.

Сократить объёмы, занимаемые ИБП, могут аккумуляторы, изготовленные по более передовым технологиям. Известно, что литиевые батареи прекрасно работают в мобильной технике, проигрывая свинцу только в одном показателе – стоимости.

Современные свинцово-кислотные АКБ не так уж и плохи:

• Срок службы в типичном для подобных устройств буферном режиме составляет в среднем 10 лет, отдельные образцы обещают до 15-20;
• Емкость на один 2-вольтовый элемент доходит до 2000 А*ч;
• Широкий температурный диапазон, хотя условия работы достаточно щадящие;
• До 1000 циклов заряд-разряд;
• Низкая удельная стоимость хранения энергии.

Недостатком можно считать большую массу и габариты в пересчёте на единицу энергии. Электролит в виде раствора серной кислоты при необходимости вентиляции также создаёт проблемы.

Существует и много других типов аккумуляторов, но все они при увеличенной стоимости имеют существенные недостатки, особенно при работе в буферном режиме. Это наличие эффекта памяти и плохие зарядно-разрядные характеристики.

Передовые аккумуляторные технологии

Наилучшими характеристиками сейчас обладают литий-ионные источники различной конструкции. Их временные недостатки в части ограниченного температурного диапазона здесь не так важны, зато по удельным характеристикам они обеспечивают рекордные показатели.

Литиевые технологии непрерывно развиваются, в это направление вкладываются большие средства. В основном это связано с мобильным применением, но и в стационарном варианте использование Li-ion батарей может быть оправдано, несмотря на цену. Они перекрывают самый лучшие образцы свинца по электрическим показателям и в разы лучше по массогабаритам. Цена пока выше в 2-3 раза, но переход на качественно совершенно другой уровень уже привёл к серийному выпуску элементов и блоков для ИБП в ЦОД.

Особенно перспективно переход на новую элементную базу выглядит в долгосрочном применении. Литиевые батареи надёжнее и долговечнее, способны отдавать большие токи в нагрузку. Многие потребители уже начали делать выбор именно в эту сторону.