Rambler's Top100
Статьи ИКС № 06 2011
Игорь КИРИЛЛОВ  14 июня 2011

ИБП: экономия и экология

Энергоэффективность сегодня рассматривается как одна из важнейших характеристик ИБП. Неудивительно, что все крупные мировые производители предлагают специальные технологии для улучшения этого показателя в своих системах. Но наряду с повышением КПД и экономией электроэнергии постепенно возрастает и роль экологической безопасности.

Отрасль ИТ идет в авангарде мировых технологических тенденций, среди которых – стремление к энергоэффективности и экологичности решений. Постоянное наращивание вычислительной мощности ИТ-систем требует самых эффективных средств энергоснабжения. Это в большой степени относится и к ИБП, особенно к тем моделям, которые применяют в дата-центрах. Поэтому многие производители сегодня стараются использовать в своих решениях специальные экологичные («зеленые») технологии, которые не только повышают КПД устройств, но и снижают количество вредных отходов в их производстве.

Кроме того, производители стремятся привести свою продукцию в соответствие с международными экологическими стандартами и требованиями независимых организаций, занимающихся вопросами экологичности ИТ-решений. В целом же вопросы энергетической эффективности и экологической безопасности выпускаемого оборудования для производителей ИБП относятся сегодня к числу наиболее приоритетных.

Эффективность в основе

Отметим, что первоначально понятие экологичного («зеленого») оборудования было синонимом энергоэффективных систем, влияние самих ИБП на окружающую среду фактически не учитывалось. И хотя постоянный рост цен на энергоносители делает именно энергоэффективность наиболее важным аспектом «зеленых» технологий, в последние несколько лет все крупные производители серьезно задумались над тем, чтобы подходы, используемые на всех этапах производства, эксплуатации и утилизации ИБП, были более «дружественными» для окружающей среды. И не только задумались, но и начали воплощать эти идеи в жизнь, чему способствуют и различные независимые организации, следящие за экологичностью в сфере ИТ: их рекомендации во многих случаях учитываются при разработке новых моделей ИБП. Сегодня невозможно стать ведущей компанией в сфере производства ИБП, не имея собственных разработок, направленных на повышение энергоэффективности и экологической безопасности.

Тем не менее любые «зеленые» технологии всегда преследуют главную цель – сделать инженерные системы более эффективными: ведь в больших вычислительных центрах и других крупных объектах энергоэффективность напрямую влияет на прибыльность проекта.

В энергоэффективных технологиях заинтересованы прежде всего компании, внедряющие крупные дата-центры с энергопотреблением более 1 МВт, отмечает Сергей Щербаков, руководитель группы системных инженеров APC by Schneider Electric в странах СНГ. В этом случае, учитывая масштаб проекта, экономия будет очевидной. Вместе с тем в Европе и Северной Америке сегодня крайне актуален вопрос минимизации вредного воздействия на окружающую среду. Во многих европейских странах невозможно получить одобрение надзорных органов для строительства нового ЦОДа, если его показатель энергоэффективности (Power Usage Effectiveness, PUE) выше 1,3.

К сожалению, в России применение энергосберегающих технологий на практике не является решающим фактором по причине относительно невысокой стоимости электроэнергии и достаточного количества природных ресурсов. В большинстве случаев заказчик обращает внимание на цену ИБП, а не на его энергоэффективность или тем более экологичность.

В то же время, как утверждает Андрей Вотановский, технический специалист по системам бесперебойного питания переменного тока Emerson Network Power, использование энергоэффективных систем сегодня влияет на имидж компании – фактор, который нельзя сбрасывать со счетов в условиях современного высококонкурентного рынка. Кроме того, применяя «зеленые» технологии, потребитель получит выгоду в будущем, а компании, которые сегодня не думают о будущем, завтра рискуют оказаться в прошлом.

«Зеленые» наблюдатели

Поскольку «зеленые» технологии превратились в модный тренд, возросла и роль независимых организаций, которые способны подтвердить экологичность и энергоэффективность того или иного изделия. Такие наблюдательные структуры пока что созданы только в США и наиболее развитых странах Европы. Пожалуй, наиболее значительной из них можно считать некоммерческую ассоциацию GreenGrid, которая разработала универсальную метрику энергоэффективности PUE. Это показатель эффективности всех инженерных систем, используемых в вычислительном центре.

Хотя ИБП не внесены в директиву Европейского сообщества RoHS (2002/95/EC «Ограничение использования некоторых вредных веществ в электронных устройствах»), некоторые производители, в частности Eaton и Chloride (в составе Emerson Network Power), на добровольной основе принимают меры к исключению веществ, перечисленных в этой директиве, из процесса производства ИБП. Кроме того, существует рекомендательная директива WEEE (2002/96/EEC «Отходы электрического и электронного оборудования»), в которой определены стандарты, относящиеся к сбору и переработке отходов от производства ИБП. Разработкой экологических стандартов и рекомендаций в сфере ИБП занимается, в числе прочих задач, и Европейский комитет производителей электрооборудования и силовой электроники (CEMEP).

В данном аспекте интересен опыт компании Chloride, установившей на основных производственных объектах систему тестирования «с нулевыми отходами», которая обеспечивает рециркуляцию всей электроэнергии, используемой в процессе тестирования оборудования, усиливая экологичность производства ИБП. Есть еще так называемый «Кодекс поведения» по системам бесперебойного питания – документ, подготовленный Европейской комиссией для разработчиков и производителей соответствующего оборудования. Он направлен на существенное сокращение потребления энергии при одновременном достижении максимального КПД систем бесперебойного питания.

Существуют и фирменные стандарты компаний; в частности, APC by Schneider Electric самостоятельно разработала систему оценки эффективности инфраструктуры ЦОДа – Data Center Infrastructure Efficiency (DCiE), которая активно используется в отрасли.

В погоне за КПД

Все производители ИБП стремятся предложить заказчику систему, которая имела бы наиболее высокий КПД, обеспечивая при этом качественное электропитание, надежность и приемлемую цену. Для сочетания всех этих факторов в одном устройстве используются специальные технологии и фирменные разработки. Все ведущие производители, заявляя об энергоэффективности и экологичности своих решений, как правило, имеют в виду, что их ИБП поддерживают особый, экономичный режим работы («экорежим»). Суть его заключается в том, что питание оборудования происходит через статический байпас, без двойного преобразования, но если параметры входного напряжения превышают допустимые пределы, система немедленно переходит в режим двойного преобразования. При этом достигаются наиболее высокие показатели КПД – до 99%. Опасность такого подхода состоит в том, что в случае резкого скачка сетевого напряжения всплеск в любом случае пройдет на оборудование – ИБП физически не успеет перейти в режим двойного преобразования. Поэтому «чистый» экорежим рекомендуется только в том случае, если основная электрическая сеть стабильна и высоконадежна.

Однако здесь возможен компромисс: известные мировые производители предлагают специальные разработки, которые нивелируют эффект от скачков напряжения, при этом сохраняя КПД на уровне 96–98%. Это достигается, например, установкой пассивного сетевого фильтра на байпасе, который не пропустит всплески и провалы напряжения до момента перехода ИБП в режим двойного преобразования. Такой подход используется в ИБП Chloride Trinergy. Основная идея производителя заключается в следующем: зачем использовать преобразование из одного рода тока в другой и обратно, проигрывая в КПД, когда необходима лишь корректировка некоторых параметров сети?

Система Chloride Trinergy, способная работать в режимах, в которых не происходит постоянного двойного преобразования, самостоятельно может принимать решение о том, в каком режиме функционировать, в зависимости от состояния питающей сети и накопленной статистики. Для этой системы доступно три режима работы: VFI (максимальный контроль электропитания), VFD (максимальная энергоэффективность), VI (нечто среднее между двумя предыдущими), КПД которых достигает соответственно >95; 99 и 96–98%. ИБП Trinergy автоматически выбирает наиболее эффективный из них в зависимости от параметров электрической сети. По данным производителя, за счет комбинированного использования этих трех режимов в условиях ЦОДа можно достичь среднего показателя КПД почти в 98%.

У компании Emerson, которая в прошлом году приобрела Chloride и теперь имеет полное право позиционировать Trinergy как свое решение, есть и собственные разработки в сфере энергоэффективности, в частности система Liebert APM, представленная в 2010 г. Применение модульной архитектуры в совокупности с высокотехнологичной элементной базой и продуманной логикой управления позволило достичь высоких показателей энергоэффективности. Так, Liebert APM, обеспечивая максимальный КПД до 96% при двойном преобразовании, позволяет дополнительно оптимизировать энергопотребление за счет применения «спящего» режима для избыточных силовых модулей, с их последующей автоматической активацией, если потребуется дополнительная мощность. Вместе с тем практически все модели ИБП Emerson высокой мощности поддерживают работу в энергосберегающем режиме. Одним из примеров может служить Liebert Hipulse, где реализован режим Intelligent ECO Mode, позволяющий гибко и без вмешательства человека изменять режимы работы ИБП, увеличивая средний КПД системы до 98%.

Ключевая технология компании Eaton в сфере энергосбережения, позволяющая увеличить КПД ИБП до 99%, называется Energy Saver System (ESS). Благодаря специальным алгоритмам, реализующим технологию ESS, ИБП переходят в режим двойного преобразования только при реальной необходимости. В режиме двойного преобразования КПД таких моделей, как Eaton 9390 и Eaton 9395, составляет соответственно 94 и 94,5%. Кроме того, в ИБП Eaton имеется так называемая адаптивная система управления модулями (Variable Module Management System, VMMS), позволяющая системе бесперебойного питания автоматически определять, какие из силовых модулей (как в параллельных системах, так и в одиночных ИБП) могут работать в режиме ожидания, а какие будут использоваться для питания оборудования. В случае необходимости система задействует все силовые модули, а при низком уровне нагрузки (менее 40%) отключает резервные мощности, повышая общий КПД системы.

Похожим образом действуют и ИБП Socomec в режиме Energy Saver, когда работают только те ИБП, которые нужны для питания оборудования. Резервирование же обеспечивается тем, что дополнительный ИБП находится в режиме ожидания. Режим Energy Saver предназначен в первую очередь для комплексов, в которых потребляемая мощность часто изменяется. Он подходит для всех систем электропитания, содержащих не менее трех параллельно подключенных ИБП. Кроме того, ИБП Socomec поддерживают работу еще в двух режимах: Eco Mode и Always on, при этом максимальное значение КПД составляет более 98%.

Отметим, что энергоэффективный режим используется не только в ИБП корпоративного уровня. Так, все ИБП Powercom для сегмента SOHO поддерживают технологию Green Mode, которая может автоматически отключать ИБП в отсутствие нагрузки в случае работы от аккумулятора. Тем самым экономится как ресурс самого аккумулятора, так и электроэнергия при дальнейшей его подзарядке. Учитывая, что стоимость аккумулятора составляет около 20% цены всего ИБП, режим экономного энергопотребления позволяет снизить совокупную стоимость владения ИБП.

Система APC Symmetra PX, по заявлениям производителя, в нормальном режиме двойного преобразования обеспечивает КПД до 96–97%. Еще большей эффективности (до 98%) можно добиться в специальном экорежиме. Но, поскольку в этом случае оборудование подвергается опасности всплесков и провалов напряжения, использовать данный режим, особенно в условиях России, обычно не рекомендуется. Производитель делает акцент на том, что реальной высокой эффективности удалось добиться даже при стандартной схеме двойного преобразования.

Немаловажную роль отводят производители интеллектуальным средствам управления системами электропитания. Ведь в сложной инженерной системе требуется согласованная работа отдельных компонентов – выпрямителей, зарядных устройств и т.д. Разработки в этом направлении в основном сконцентрированы вокруг «интеллектуальных» PDU (Power Distribution Unit). Такие системы позволяют централизованно контролировать энергопотребление, управлять электропитанием и вести мониторинг подключенного оборудования в большом количестве точек подключения, что повышает эффективность всей системы в целом. Такие решения сегодня предлагают APC by Schneider Electric, Eaton, Emerson, Rittal и другие.

Европейские инициативы и российские реалии

Все ведущие мировые производители реализуют в своих ИБП те или иные виды «зеленых» технологий, но распространение экологичных систем в значительной степени сдерживается экономическими факторами. Более высокая стоимость «зеленых» решений мешает им завоевать прочные позиции в российских проектах. При этом, как полагают эксперты, со временем вложения непременно окупятся, главным образом за счет экономии электроэнергии. Повышение КПД на несколько процентов, которое способен обеспечить экорежим, по оценкам европейских аналитиков, позволяет оправдать инвестиции в ИБП в течение 3–5 лет. Но пока цена электричества для потребителей остается на нынешнем уровне, российский заказчик в большинстве случаев не видит особой экономии, предпочитая более низкие первоначальные вложения.

Кроме того, имеет место недостаточная осведомленность потребителей как о самом режиме энергосбережения, так и об особенностях его применения, что снижает общую эффективность ИБП и не позволяет задействовать все его потенциальные возможности – такого мнения придерживается, в частности, директор корпоративного отдела Powercom Андрей Маркин.

В Западной Европе, откуда пришла к нам мода на «зеленые» технологии в ЦОДах, ситуация несколько иная. Стоимость электричества в разы выше, чем в России, и даже несколько дополнительных процентов КПД за год составляют солидные суммы. Это хорошо иллюстрирует расчет экономии, которую может дать экорежим ECO Mode на ИБП Liebert Hipulse в условиях западноевропейского ЦОДА (см. рисунок).

К тому же в Европе существуют ощутимые штрафы за расточительное потребление электроэнергии и, наоборот, финансовые выплаты или налоговые послабления, поощряющие использование энергосберегающих технологий. В России этот процесс только начинается, но первые шаги уже сделаны. К ним можно отнести, например, запрет мощных ламп накаливания. Возможно, последуют и другие, более ощутимые шаги, в том числе в сфере утилизации отработавшего оборудования.

Как бы то ни было, российские заказчики активно интересуются «зелеными» ИБП. По словам Анатолия Маслова, технического эксперта ООО «Клорайд Рус», некоторые заказчики начинают рассматривать варианты использования «зеленых» решений для крупных ЦОДов. Встречаются проекты, где вопрос энергоэффективности – один из главных. Выгоды потребителя в данном случае – экономия средств на эксплуатацию (снижается потребление электроэнергии) и страховка на будущее от введения каких-либо нормативов энергоэффективности используемого оборудования. Однако потребительский сегмент пока что весьма невелик. Как полагает Наталья Маркина, советник главы российского представительства Socomec, основными потребителями «зеленых» ИБП в России являются прежде всего крупные ЦОДы, а также компании промышленного сектора – т. е. организации, способные ощутить эффект масштаба.

Использование энергосберегающих технологий однозначно снижает затраты на электроэнергию. Поэтому, как полагает Денис Андреев, руководитель департамента систем бесперебойного питания компании Landata, спрос на «зеленые» ИБП в России будет постепенно расти в соответствии с мировыми тенденциями. Но надо понимать, что их окупаемость будет ощутима минимум в среднесрочной перспективе, поскольку применение энергосберегающих технологий экономит 2–3% от общего потребления электроэнергии.

Применение подобных решений сейчас является одним из серьезных конкурентных преимуществ на рынке, но зачастую не основным. В странах с более высокой стоимостью электроэнергии «зеленые» технологии уже давно стали ключевым фактором при выборе ИБП, в то время как в России пользователи, особенно в корпоративном секторе, рассматривают всевозможные экорежимы лишь как дополнительное, но необязательное преимущество. Еще меньше внимания заказчики уделяют экологическим аспектам производства и утилизации ИБП. Но хочется думать, что ситуация постепенно изменится.  икс 

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: