Pełen artykuł
Transkrypt
Pełen artykuł
Solutions IT Security Review Zasilanie awaryjne Skąd (w UPS-ie) tyle energii? W poprzednim wydaniu magazynu Boston IT przedstawiono założenia odnośnie zastosowań zasilaczy awaryjnych oraz podstawowe zasady ich funkcjonowania. Istotną cechą każdego zasilacza awaryjnego jest jego zdolność do gromadzenia i przechowywania energii w takiej ilości i postaci, aby w każdym momencie można skorzystać z maksymalnych jej zasobów. O becnie dobrze znane baterie kwasowo-ołowiowe są najczęściej stosowanym typem ogniw w zasilaniu gwarantowanym dla priorytetowych aplikacji/odbiorów, aczkolwiek coraz częściej rozważa się wprowadzenie nowych, alternatywnych źródeł energii. Należą do nich przede wszystkim: nowe ogniwa o zmienionym składzie chemicznym, ogniwa paliwowe, ultrakondesatory oraz masy wirujące, tzw. UPS wirujące. Ultrakondensatory: Posiadają kilka swoistych zalet, a mianowicie zdolność do magazynowania energii o wysokiej gęstości, olbrzymią żywotność pod względem liczby cykli ładowania/ rozładowania, szeroki zakres temperaturowy pracy oraz stosunkowo małe wymiary (waga). Mankamentem jest wciąż bardzo krótki czas podtrzymania (kilka sekund) i wysoki koszt (≈€10,000 dla 50 kW). Stosowane obecnie do dostarczania dodatkowych mocy, zwłaszcza w celu poprawy sprawności napędu elektrycznego oraz do długotrwałego zasilania niskim prądem, np. backup pamięci komputerowej. Baterie kwasowe Obecnie występują w trzech podstawowych grupach: kwasowo-ołowiowe, niklowo-kadmowe oraz litowo-jonowe. Jednakże tylko pierwsza grupa w odmianie VRLA stosowana jest w ok. 95% zastosowań UPS-owych, głównie ze względu na łatwość obsługi i brak wymogu osobnego pomieszczenia. Niestety, jak w przypadku każdej technologii, mamy do czynienia z różnymi ograniczeniami i mankamentami. Do podstawowych wad należy konieczność regularnej obsługi i monitorowania stanu oraz ostry reżim temperaturowy w celu utrzymania nominalnej żywotności (od 15° do 25°), częste cykle ładowania/ rozładowania oraz kosztowne procedury recyklingu, regulowane przepisami państwowymi, nie wspominając o gabarytach i wadze (wzmacnianie stropów to częsta praktyka). Zatem wciąż trwają prace nad nowymi, alternatywnymi źródłami energii do zastosowań w UPS. Źródłami, które sprostałyby dwóm zasadniczym wymaganiom: zdolności natychmiastowego uwolnienia i przetworzenia energii podtrzymującej pełne obciążenie oraz gwarantującego minimalny czas podtrzymania (autonomię), konieczną do bezpiecznego zamknięcia systemów lub uruchomienia generatorów. ���� Ogniwa paliwowe To technologia, budząca największe nadzieje. Jej odmiana, oparta na wykorzystaniu polimerów elektrolitycznych – PEM, jest jak dotąd jedyną odmianą możliwą do zastosowań w UPS-ach. Technologia wyjątkowo przyjazna środowisku, gdyż jedynym odpadem jest woda. Jednakże wdrożenie tej technologii jest niesłychanie skomplikowane i trudne, wymagające złożonej infrastruktury, a zatem na zastosowania komercyjne przyjdzie nam poczekać co najmniej kilka lat. UPS-y DYNAMICZNE Są to bardzo interesujące rozwiązania mechaniczno-elektryczne, w których energia w postaci energii kinetycznej ruchu obrotowego zmagazynowana jest w rdzeniu wirującym z olbrzymią prędkością od 30,000 do 100,000 obr./ min (dla wersji wysokoobrotowej). Jest to zwarty system zdolny do dostarczenia energii tylko przez 10-12 sek. Na uwagę zasługuje fakt, że – napędzany silnikiem elektrycznym wirujący rdzeń – jest utrzymywany w stałym położeniu na łożyskach magnetycznych w środowisku próżni. Za zalety tego rozwiązania należy uznać kompaktową budowę, wysoką sprawność oraz niski poziom hałasu. Negatywne strony to stosunkowo duże ryzyko skutków wad materiałowych wirnika, a zatem bardzo wysokie koszty materiałowe. Porównanie prezentowanych technologii magazynowania energii przedstawia poniższy wykres w układzie gęstości energii od gęstości mocy (źródło: prezentacja MGE UPS Systems Energy Storage). Konkluzja Obecnie baterie ołowiano-kwasowe (VRLA) pozostają wciąż najlepszym rozwiązaniem dla większości zastosowań UPS-ów i to przy uwzględnieniu ich wymiarów, wagi, wymagań temperaturowych, recyklingu oraz wymogów serwisowych. Relatywnie niski koszt, długi czas podtrzymania, a przede wszystkim sprawdzona technologia, dają temu rozwiązaniu pierwszeństwo wśród innych. Natomiast już wyłaniające się alternatywne rozwiązania w przyszłości mogą obejmować: średnio- i wysoko obrotowe UPS wirujące, szczególnie dla krótkotrwałego podtrzymania systemów o mocach w zakresie (40-500 kW) oraz ultrakondesatory, doskonałe również dla krótkotrwałego podtrzymania, często we współpracy z bateriami lub innymi źródłami energii. Tak rozreklamowane ogniwa paliwowe w obecnej fazie rozwoju są wciąż daleko od powszechnych zastosowań w UPS-ach. �� ��� ���� ���������������� Andrzej Pęk ������������������� ��� �� ������ ���� ���� �������������� ���������� � ���������������� ��� ���� ���������������� ������� ���� �� ������������������� ��� ������ ���� ����� ���������������� ������������ Rysunek 1. Źrodła energii 18 Rysunek 2. Ups wirujący CAT www.boston-review.com Nr 3/2007 (4)