Alternatywne technologie generowania mocy dla centrów danych i

Alternatywne
technologie
generowania mocy
dla centrów
danych i
serwerowni
White Paper 64
Wersja 1
Streszczenie
Ogniwa paliwowe i mikroturbiny to nowe technologie alternatywne dla tradycyjnych generatorów mocy centrów danych i serwerowni. W tym artykule omówiono różne tryby działania
tych systemów oraz korzyści i wady tych technologii w zestawieniu z konwencjonalnymi
rozwiązaniami, takimi jak generatory rezerwowe.
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
2
Wstęp
Generowanie mocy jest kluczowym elementem systemów zasilania centrów danych i serwerowni o wysokiej
dostępności. Systemy informatyczne mogą działać wiele minut lub nawet kilka godzin na zasilaniu akumulatorem lub kołem zamachowym, ale możliwość lokalnego generowania mocy jest niezbędna do osiągnięcia
dostępności na poziomie „pięciu dziewiątek”. W przypadku lokalizacji ze słabym zasilaniem, generator mocy
może być potrzebny, żeby osiągnąć dostępność o wartości 99,99 % lub nawet 99,9 %.1
Konwencjonalnym rozwiązaniem tego problemu są rezerwowe generatory napędzane olejem napędowym
lub gazem w połączeniu z zasilaczem UPS. W instalacjach o wysokiej dostępności używane są układy N+1
takich generatorów.
Ogniwa paliwowe i mikroturbiny zostały zaproponowane jako odpowiednia alternatywa dla systemów generujących moc dla centrów danych i serwerowni. Mogą być używane do ciągłego zasilania serwerowni lub centrum
danych, generowania nadmiarowej energii elektrycznej, która może zostać wykorzystana przez inne urządzenia lub do wspomagania sieci energetycznej. Mogą także służyć jako generatory rezerwowe. Jak opisano
w następnych sekcjach, dostępność instalacji i całkowity koszt eksploatacji (TCO) zależą istotnie od sposobu
wykorzystania tych systemów.
Tryb rezerwowy
W tym trybie sieć energetyczna jest głównym źródłem zasilania, a lokalny generator mocy jest używany tylko
jako rezerwa podczas zaplanowanego wyłączenia lub awarii głównej sieci. Zasilacz UPS jest wykorzystywany jako przejściowe źródło zasilania podczas rozruchu systemu rezerwowego. Ten tryb jest wykorzystywany
w ponad 99 % centrach danych i serwerowniach mających lokalne generatory mocy.
Tryb ciągły
W tym trybie lokalny generator mocy jest głównym źródłem zasilania, a sieć energetyczna jest używana
tylko jako rezerwa podczas wyłączenia lub awarii generatora. Urządzenia mogą pobierać moc z generatora
lub korzystać z zasilacza UPS jako przejściowego źródła zasilania podczas przełączania systemu. Lokalny
generator zasila tylko urządzenia o znaczeniu krytycznym. Jeśli moc generatora jest zbyt duża w porównaniu
z obciążeniem, system generowania mocy może być niedostatecznie wykorzystywany lub działać w niepożądanym obszarze krzywej wydajności.
1
Informacje ilościowe na temat wpływu generowania mocy na dostępność systemu można znaleźć w
dokumencie White Paper 24 firmy APC „Effect of UPS on System Availability”
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
3
Tryb wzajemny
W tym trybie lokalny generator mocy jest głównym źródłem zasilania, a sieć energetyczna jest używana
tylko jako rezerwa podczas wyłączenia lub awarii generatora. Generator działa równolegle z siecią energetyczną tak więc cały nadmiar mocy w stosunku do obciążenia o znaczeniu krytycznym jest oddawany do
sieci. W tym trybie działania nadmiarowa moc może po prostu wspomagać inne urządzenia, które nie mają
znaczenia krytycznego w obiekcie lub całkiem odwrócić przepływ mocy do sieci. Na ogół potrzebny jest
zasilacz UPS jako bufor oddzielający urządzenia o znaczeniu krytycznym od sieci energetycznej. System
generowania mocy działa zwykle w najbardziej wydajnym obszarze krzywej wydajności.
Odporność na awarie — konfiguracje
Wykorzystując dowolną technologię lub tryb pracy, można zwiększyć dostępność za pomocą następujących
technik:
Architektura dwutorowa
W tym przypadku cały system generujący moc jest zduplikowany. W idealnej sytuacji, duplikacji podlegałby
cały system zasilania, aż do urządzeń o znaczeniu krytycznym, które z kolei byłyby skonfigurowane do
pobierania mocy z dwóch źródeł.
Architektura N+1
W tym przypadku najbardziej zawodne elementy systemu generującego moc składałyby się z wielu równolegle połączonych urządzeń, aby w przypadku awarii jednego z nich pozostałe mogły obsłużyć krytyczne
obciążenie.
Określanie całkowitego kosztu eksploatacji
Czynniki ekonomiczne mogą nie być najważniejsze przy wyborze generatora mocy, ale zawsze są istotne.
Na całkowity koszt eksploatacji (TCO) takiego systemu składają się następujące elementy:
•
koszt prac technicznych,
•
koszt inwestycyjny,
•
koszt instalacji / rozruchu,
•
koszt utrzymania,
•
koszt paliwa,
•
zaoszczędzona energia (równoważąca koszt paliwa).
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
4
Istnieje szereg czynników sytuacyjnych, które mogą drastycznie zmienić całkowity koszt posiadania, w tym:
•
stosunek kosztów paliwa i energii elektrycznej,
•
opłaty za korzystanie z sieci lub za zasilanie rezerwowe,
•
stawki za moc oddawaną do sieci i regulacje prawne,
•
procentowe obciążenie systemu zasilania.
Można skonstruować model, aby oszacować całkowity koszt posiadania dla różnych technologii i trybów
działania. Dla konwencjonalnych generatorów rezerwowych dostępne są gotowe dane i można dokonać
dokładnego oszacowania. W przypadku ogniw paliwowych i mikroturbin oszacowania przyszłych kosztów
sprzętu na podstawie prognoz branżowych na następne 3–5 lat mogą dostarczyć użytecznych wskazówek
dotyczących przyszłej ekonomiki tych technologii.
Jeżeli dostępne są dane na temat kosztu sprzętu, instalacji, utrzymania i energii, obliczenie całkowitego
kosztu posiadania dla typowego, 10-letniego okresu eksploatacji centrum danych nie jest trudne i nie zostanie tu szczegółowo przedstawione. Przykładowa tabela kosztów i uzyskany na jej podstawie całkowity koszt
posiadania są opisane w Dodatku 1.
Na podstawie realistycznych danych prognozowych w Dodatku 1 na rysunku 1 przedstawiono całkowity
koszt posiadania podczas okresu eksploatacji systemu generowania mocy dla centrum danych o mocy
Całkowity koszt eksploatacji w okresie użytkowania:
USD/W
250 kW.
Koszt początkowy
Energia netto
Opłaty roczne
$8,00
$7,00
$6,00
$5,00
$4,00
$3,00
$2,00
$1,00
$0,00
Generator
rezerwowy
Rezerwo- Mikroturbina Mikroturbina
Ogniwo
Ogniwo
Generator Rezerwowe
Generator
wa
pracująca w pracująca w
ogniwo
pracujące w paliwowe
pracujący w pracujący w
trybie
sposób
pracujące w mikroturbina
paliwowe (H)
sposób
trybie
sposób
wzajemnym
ciągły
trybie
ciągły
wzajemnym
ciągły
wzajemnym
Rysunek 1 – Całkowity koszt posiadania systemu generowania mocy dla różnych technologii i trybów działania
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
5
Analiza ujawnia następujące prawidłowości:
•
Koszty początkowe są porównywalne z kosztem zużytej energii podczas całego okresu
eksploatacji.
•
Koszt energii zaoszczędzonej przez ogniwa paliwowe i mikroturbiny jest niewystarczający,
aby zrównoważyć koszty początkowe tych technologii.
•
Zakładając, że typowy procent wykorzystania centrum danych jest znacznie niższy niż 100 %2,
ciągłe lokalne generowanie mocy jest najmniej ekonomicznym wyborem, zarówno w porównaniu
z trybem rezerwowym, jak i wzajemnym.
•
Nieefektywność lokalnego generatora mocy eliminuje korzyści wynikające z wykorzystania tańszego paliwa.
Inne czynniki
Czynniki ekonomiczne sugerują, że w porównaniu z generatorami rezerwowymi, ogniwa paliwowe i mikroturbiny nie są atrakcyjne dla centrów danych. Jednakże, istnieje wiele różnych sytuacji i zagadnień, które
uznano za potencjalne czynniki przemawiające za wykorzystaniem tych technologii. Omówiono je poniżej.
Wpływ na środowisko
Dozwolona emisja do środowiska może być ograniczona przez lokalne przepisy lub politykę firmy. Lokalnym
systemem generowania mocy, który stwarza największy problem ze względu na emisję, jest silnik wysokoprężny. Licencjonowanie takich silników jest złożone, w wysokim stopniu zależne od lokalizacji, a w niektórych przypadkach niepraktyczne lub niemożliwe. Logicznym argumentem przemawiającym za wykorzystaniem jako rezerwy silnika wysokoprężnego jest fakt, że chociaż poziom emisji jest wysoki, to czas działania
jest krótki, więc sumaryczna emisja nie jest duża. Jednakże w praktyce, rezerwowe silniki wysokoprężne
generują ogromne ilości widocznego dymu podczas rozruchu, zwłaszcza jeśli są nagle poddawane obciążeniu, jak to ma miejsce w przypadku stosowania jako systemu rezerwowego. Jedną z konsekwencji jest
narażenie na skargi sąsiadów, dotyczące rozruchu silnika, które mogą doprowadzić do wysoce niepożądanej
sytuacji, gdy niejako „po fakcie” zostaną wprowadzone regulacje przez lokalne władze.
Dla celów analizy całkowitego kosztu posiadania założono wykorzystanie generatorów rezerwowych zasilanych gazem ziemnym lub propanem zamiast bardziej popularnych silników wysokoprężnych. Kosztują one
do 30 % więcej, ale znacznie redukują problem emisji, zwłaszcza widocznej. Jeśli głównym celem jest
redukcja emisji, dane sugerują, że zestawy generatorów zasilanych gazem ziemnym lub propanem są
znacznie bardziej ekonomiczne niż ogniwa paliwowe lub mikroturbiny.
2
Omówienie typowego procentu użycia znaleźć można w dokumencie White Paper 37 firmy APC „Jak
uniknąć kosztów związanych z nadmierną wielkością instalacji w centrum danych”.
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
6
Dostępność
W przypadku wielu centrów danych i serwerowni koszt przestojów jest bardzo wysoki. Sugeruje się, że
ogniwa paliwowe i mikroturbiny mogłyby poprawić ogólną dostępność systemu w porównaniu z generatorami
rezerwowymi. Jedna z często cytowanych statystyk stwierdza, że generator rezerwowy uruchamia się tylko w
90 % przypadków.
Aby dokładnie zweryfikować ten postulat, potrzebne są dane na temat niezawodności ogniw paliwowych
i mikroturbin, wraz z naturą awarii i czasem ich naprawy. Nie są one jeszcze dostępne.
Wiadomo jednak, że można dokonać inwestycji w odporność na awarie, aby zwiększyć dostępność dowolnego systemu zasilania, takich jak omówiona wcześniej architektura N+1 i dwutorowa. Ponadto, wiadomo,
że usprawnienia projektów zapewniające możliwość serwisowania w trakcie pracy, lepszy monitoring stanu
i serwis zwiększają dostępność. Dostępne obecnie materiały sugerują, że oszczędności na całkowitym
koszcie posiadania wynikające z użycia generatorów rezerwowych mogą zostać wykorzystane do zwiększenia dostępności systemów, aby zrównoważyć jakąkolwiek potencjalną i wciąż niezaobserwowaną przewagę
ogniw paliwowych i mikroturbin.
Eliminacja innego sprzętu
Wiele opisów ogniw paliwowych i mikroturbin sugeruje, że technologie te mogłyby wyeliminować inne urządzenia w systemie zasilania, potencjalnie redukując koszt, zwiększając dostępność i wydajność. Często
opisywana jest eliminacja zasilaczy UPS lub akumulatorów.
W przypadku wzajemnego trybu pracy zasilacz UPS jest wciąż potrzebny do izolacji urządzeń o znaczeniu
krytycznym od sieci energetycznej. W przypadku ciągłego trybu pracy, zasilacz UPS jest nadal wymagany,
aby oddzielić urządzenia o znaczeniu krytycznym od wpływu innych urządzeń w obiekcie, na przykład
klimatyzatorów. Natomiast w przypadku trybu rezerwowego, zasilacz UPS jest oczywiście potrzebny, aby
podtrzymać pracę urządzeń o znaczeniu krytycznym do czasu uruchomienia generatora.
Czas pracy zasilacza UPS wykorzystywanego w trybie ciągłym lub wzajemnym mógłby być w zasadzie
krótszy, niż w przypadku trybu rezerwowego. Akumulator mógłby więc być mniejszy. Jednakże, zmniejszenie
czasu pracy akumulatorów dla danego obciążenia zwiększa ich zużycie i zmniejsza niezawodność systemu.
Zmniejszenie rozmiaru akumulatorów, aby osiągnąć czas pracy poniżej pięciu minut jest niepraktyczne przy
wykorzystaniu obecnej technologii. Wykorzystanie zasilacza UPS z kołami zamachowymi w połączeniu z
ciągłym lub wzajemnym trybem pracy generatora mocy mogłoby wyeliminować konieczność stosowania
akumulatorów. Jednakże dane nie wskazują, aby dawało to jakikolwiek zysk na całkowitym koszcie posiadania. Ponadto dane dotyczące awarii prawdziwych centrów danych sugerują, że akumulatory mogą dać czas
ludziom na interwencję podczas nadzwyczajnych warunków awarii, aby zapobiec przestojowi.
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
7
Konwersja prądu zmiennego na stały
Niektóre opisy ogniw paliwowych i mikroturbin sugerują, że te technologie mogłyby wyprzeć z użycia zasilanie prądem zmiennym w centrach danych i serwerowniach. Idea polega na tym, że urządzeniom o znaczeniu krytycznym dostarczany byłby prąd stały, dzięki czemu występowałoby mniej etapów konwersji mocy.
Zarówno ogniwa paliwowe, jak i mikroturbiny generują prąd stały, który potencjalnie mógłby być wykorzystany bezpośrednio.
Ta wizja nie jest realistyczna ani praktyczna. Po pierwsze, wiele urządzeń potrzebnych w centrum danych
lub serwerowni wymaga prądu zmiennego i jest mało prawdopodobne, aby było dostępne w wersjach zasilanych prądem stałym. Można tutaj wymienić oświetlenie, klimatyzację, urządzenia biurowe, a nawet komputery osobiste. Poza tym, założenie, że dostarczanie prądu stałego ma przewagę nad prądem zmiennym pod
względem wydajności bądź jakimkolwiek innym jest nieprawdziwe.3
Połączenie zasilania z ciepłem
Wszystkie generatory mocy wytwarzają więcej ciepła niż energii elektrycznej. Jeśli to ciepło można użytecznie wykorzystać, eliminując potrzebę wykorzystania innego źródła ciepła, możliwe są znaczne oszczędności.
Niestety centra danych i serwerownie nie potrzebują dodatkowego ciepła, gdyż wytwarzają go dużo. Dlatego
trzeba znaleźć inny sposób na wykorzystanie energii cieplnej wytwarzanej w sposób ciągły zanim możliwe
będą oszczędności. Niektóre obiekty spełniają te kryteria, jednak dane sugerują, że w ich przypadku
całkowity koszt posiadania generatora mocy o działaniu wzajemnym mógłby być niższy od generatora
rezerwowego.
Należy pamiętać, że gdy razem z energią zostanie użyte ciepło, dane sugerują, że silnik napędzany gazem
ziemnym nadal będzie oferował niższy całkowity koszt posiadania niż ogniwa paliwowe lub mikroturbiny.
Połączenie zasilania z chłodzeniem
Innym zastosowaniem dla ciepła wytwarzanego podczas generowania mocy jest wykorzystanie go w modułach chłodzących z wykorzystaniem urządzenia zwanego absorpcyjnym modułem chłodzącym. W takiej
sytuacji nadmiarowe ciepło jest zamienianie na wydajność chłodzenia potrzebnego w centrum danych.
Ponieważ chłodzenie typowego centrum danych może pobierać tyle energii elektrycznej, ile urządzenia
o znaczeniu krytycznym samego centrum, daje to podwójną korzyść zmniejszenia zużycia energii ORAZ
poprawy wydajności generatora mocy. Teoretycznie, może to znacznie obniżyć całkowity koszt posiadania
centrum.
Zapewnienie odporności na awarie systemów łączących generator i chłodzenie bez utraty korzyści pozostaje
obecnie technologicznym wyzwaniem.
3
Omówienie wykorzystania prądu stałego w centrach danych można znaleźć w dokumencie
White Paper 63 firmy APC „AC vs. DC for Data Centers and Network Rooms”
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
8
Wydajność takiego połączenia zasilania i chłodzenia korzystającego z absorpcyjnego modułu chłodzącego
zwiększa się wraz ze wzrostem ilości nadmiarowego ciepła. Z tego też powodu technologie wykorzystujące
ogniwa paliwowe, takie jak PEM, nie nadają się do stosowania z absorpcyjnymi modułami chłodzącymi ze
względu na niskie temperatury działania. Mikroturbiny mają dla systemów połączonego chłodzenia i zasilania
najbardziej odpowiednie charakterystyki wydzielanego nadmiarowego ciepła.
Całkowita niezależność od sieci
Okazyjnie pojawia się w literaturze sugestia, że ogniwa paliwowe i mikroturbiny mogłyby umożliwić centrom
danych całkowite odłączenie się od sieci energetycznej. Wyeliminowałoby to konieczność ponoszenia opłat
za zasilanie rezerwowe i innych opłat związanych z siecią. Dzięki temu centrum mogłoby się znajdować w
lokalizacji, gdzie nie jest możliwe uzyskanie przyrostowego zasilania z sieci elektrycznej.
Niezależność od sieci wprowadza szereg nowych problemów technicznych, takich jak uruchomienie elektrowni, czy utrata sieci jako zapasowego źródła zasilania. Dodatkowo obiekt jest wciąż zależny od dostaw
paliwa za pośrednictwem rurociągu lub ciężarówki i w związku z tym podatny na strajki pracowników i inne
przerwy w dostawach. Sieć gazownicza może przerwać dostawy w razie sytuacji kryzysowej, na przykład w
przypadku spadku ciśnienia w czasie wysokiego zużycia gazu, gdy temperatura otoczenia jest bardzo niska.
Materiały sugerują, że jeśli celem byłoby całkowite odłączenie od sieci energetycznej, konwencjonalne
generatory mocy oparte na silnikach nadal mają przewagę nad ogniwami paliwowymi i mikroturbinami
pod względem całkowitego kosztu posiadania.
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
9
Wniosek
Lokalny generator mocy używany podczas dłuższych przerw w zasilaniu nadal pozostaje niezbędny do
osiągnięcia wysokiej dostępności centrów danych i serwerowni. W przewidywalnej przyszłości podejście
wykorzystujące rezerwowe generatory mocy oparte na silnikach będzie miało przewagę ekonomiczną nad
ogniwami paliwowymi i mikroturbinami.
Jeśli problemem jest wysoka emisja, należy raczej przejść z silników wysokoprężnych na napędzane gazem
ziemnym lub propanem, niż na ogniwa paliwowe czy mikroturbiny.
Innowacje technologiczne dramatycznie zmniejszające koszt ogniw paliwowych i rewolucyjna technologia
mogłyby umożliwić ogniwom wyparcie generatorów opartych na silnikach, ale metody osiągnięcia takiej
redukcji kosztów nie są jeszcze znane.
Kombinacja wzajemnego trybu pracy z generatorem połączonym z systemem chłodzącym daje mikroturbinom możliwość osiągnięcia przewagi nad konwencjonalnymi rozwiązaniami pod względem całkowitego
kosztu posiadania. Jednakże, istnieje szereg technicznych przeszkód do pokonania, takich jak ekonomiczne
metody zapewnienia odporności na awarie.
Aby zmaksymalizować dostępność generatora mocy, poprawa odporności na awarie istniejącej technologii
opartej na silnikach jest najlepszą inwestycją z punktu widzenia użytkownika. Wśród takich inwestycji można
wymienić architekturę dwutorową, architekturę N+1, lepszą integrację i testowanie systemu, a także lepsze
oprzyrządowanie i monitoring.
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
10
Dodatek 1: Dane dotyczące całkowitego kosztu
posiadania
Ten dodatek zawiera dane wykorzystane do stworzenia rysunku 1 oraz krótko objaśnia używany model.
Model sumuje koszty początkowe oraz koszty powtarzalne, takie jak opłaty za energię, poniesione przez
cały czas eksploatacji systemu, a następnie wyraża je w dolarach na wat.
Przyjęto następujące założenia:
Rezerwowe ogniwo paliwowe wykorzystuje wodór, podczas gdy ogniwo pracujące w sposób ciągły posiada
układ reformera i wykorzystuje gaz ziemny.
Generator konwencjonalny jest napędzany gazem ziemnym lub propanem, a nie olejem napędowym. Koszty
w przypadku silników wysokoprężnych byłyby niższe o około 25 %.
Opłatę za zasilanie rezerwowe dla dostawcy energii elektrycznej przyjęto dla wszystkich generatorów, które
nie pracują w trybie rezerwowym. Jest to roczna opłata, pobierana przez dostawcę za dostawę energii
elektrycznej, która mogłaby zostać wykorzystana jako awaryjne źródło zasilania. Jest ona wyrażona jako
procent stawki podstawowej zastosowanej do mocy systemu.
Stawka za energię elektryczną jest średnią dla ciągłego trybu pracy i zawiera opłaty związane z wykorzystaniem sieci w momentach szczytu. Koszt ten będzie na ogół wyższy niż stawka podstawowa.
Model został opracowany na podstawie kosztorysów systemów w zakresie mocy do 250 kW. Należy pamiętać, że koszt jednego wata mocy (USD/W) będzie niższy dla systemów o znacznie większej mocy i może być
wyższy w przypadku systemów o znacznie mniejszej mocy.
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
11
Tabela 1 – Dane użyte do obliczenia całkowitego kosztu posiadania
Założenia wstępne
Okres eksploatacji
Procentowe obciążenie
Moc znamionowa
lata
%
kW
Generator
Generator
pracujący w
pracujący w trybie
sposób ciągły wzajemnym
Generator
rezerwowy
Koszty
Koszty początkowe/inwestycji
Prace techniczne dotyczące systemu
Generator (3 lata)
Inwerter DC/AC
Sprzęt dodatkowy
Zbiorniki paliwa
Instalacja generatora
10
35%
250
Ogniwo
paliwowe
Rezerwowe Ogniwo
pracujące w
ogniwo
pracujące w trybie
paliwowe (H) sposób ciągły wzajemnym
Rezerwowa
mikroturbina
Mikroturbina
Mikroturbina pracująca w
pracująca w trybie
sposób ciągły wzajemnym
USD/W
USD/W
USD/W
USD/W
USD/W
USD/W
0,2
0,4
0
0,3
0,1
0,1
0,2
0,4
0
0,3
0,1
0,1
0,2
0,4
0
0,3
0,1
0,1
0,4
2
0,3
0,4
0,7
0,2
0,4
2
0,3
1,4
0,1
0,2
0,4
2
0,3
1,4
0,1
0,2
0,4
0,8
0,3
0,3
0,1
0,15
0,4
0,8
0,3
0,3
0,1
0,15
0,4
0,8
0,3
0,3
0,1
0,15
Koszt utrzym.
USD/W/
Rok
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
Wskaźniki i opłaty
Opłata za korzystanie
Opłata za korzystanie z sieci
Stawka za energię elektryczną
Stawka za paliwo
Stawka typu „byback”
USD/kW
% stawki
USD/kWh
USD/kWh
USD/kWh
0
0%
$0,070
$0,017
$0,070
0
10%
$0,070
$0,017
$0,070
0
10%
$0,070
$0,017
$0,070
0
0%
$0,070
$0,200
$0,070
0
10%
$0,070
$0,017
$0,070
0
10%
$0,070
$0,017
$0,070
0
0%
$0,070
$0,017
$0,070
0
10%
$0,070
$0,017
$0,070
0
10%
$0,070
$0,017
$0,070
%
25%
25%
25%
10%
10%
10%
20%
20%
20%
%
%
30%
100,0%
30%
0,1%
30%
0,1%
40%
99,9%
35%
0,1%
35%
0,1%
28%
99,9%
28%
0,1%
28%
0,1%
Koszt utrzymania
Wydajność
Strata przy braku obciążenia
generatora
Wydajność przy pełnym obciążeniu
generatora
% czasu podłączenia do sieci
Całkowity koszt
eksploatacji w
okresie użytkowania
Generator
Generator
pracujący w
pracujący w trybie
sposób ciągły wzajemnym
Generator
rezerwowy
Ogniwo
paliwowe
Rezerwowe Ogniwo
pracujące w
ogniwo
pracujące w trybie
paliwowe (H) sposób ciągły wzajemnym
Rezerwowa
mikroturbina
Mikroturbina
Mikroturbina pracująca w
pracująca w trybie
sposób ciągły wzajemnym
Koszt początkowy
Opłaty roczne
Energia netto
USD/W
USD/W
USD/W
$1,10
$0,40
$1,96
$1,10
$0,96
$1,81
$1,10
$0,96
$0,90
$4,00
$0,40
$1,97
$4,40
$0,96
$1,45
$4,40
$0,96
$0,25
$2,05
$0,40
$1,96
$2,05
$0,96
$1,88
$2,05
$0,96
$1,22
Razem USD
tys. USD
$865
$967
$739
$1.593
$1.702
$1.402
$1.102
$1.222
$1.057
$275
$275
$275
$1.000
$1.100
$1.100
$513
$513
$513
$0
$140
$140
$0
$140
$140
$0
$140
$140
$100
$100
0
$100
$240
4.995.000
$100
$240
4.995.000
$100
$100
2.000
$100
$240
1.998.000
$100
$240
1.998.000
$100
$100
4.000
$100
$240
3.996.000
$100
$240
3.996.000
0
0
7.000.000
0
14.568.750
6.993.000
7.000
26.556.750
41.625.000
19.980.000
7.000
66.600.000
12.980.000
9.800
7.000
6.993.000
18.800
12.287.700
6.993.000
7.000
21.278.700
35.107.714
19.980.000
7.000
57.085.714
12.980.000
16.600
7.000
6.993.000
27.600
16.583.400
6.993.000
7.000
27.572.400
47.381.143
19.980.000
7.000
71.357.143
12.980.000
$490
$452
$1.133
$493
$362
$971
$490
$469
$1.214
$490
$452
$224
$493
$362
$490
$469
$305
Intermediate Computations
Energia obciążenia
Koszt jednorazowy
Opłata za zasilanie rezerwowe
Inne koszty roczne
Zsumowane koszty roczne
Stała strata energii generatora
Proporcjonalna strata energii
generatora
Wytworzona energia generatora
Wymagana energia sieci
Wymagana energia paliwa
Sprzedana energia sieci
Koszt energii
Sprzedana energia sieci
Koszt energii netto
kWh
tys. USD
tys. USD/czas
eksploatacji
tys. USD/czas
eksploatacji
tys. USD
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
tys. USD/czas
eksploatacji
tys. USD/czas
eksploatacji
tys. USD/czas
eksploatacji
7.000.000
$909
$909
$62
$909
©2003 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich. www.apc.com
Wer. 2003-2
12