ИБП в эпоху постПК и мегаЦОД

Стремительно набирающие популярность планшетные компьютеры, смартфоны и другие мобильные устройства работают не от электрической сети, а от собственного аккумулятора, а потому не нуждаются в «услугах» ИБП. Если первоначально такие устройства дополняли ПК, то сейчас все большему числу пользователей они заменяют классические компьютеры. Как следствие, на рынке ПК наблюдается стагнация продаж. По всей видимости, за ней последует падение, что должно сказаться и на продажах индивидуальных ИБП малой мощности, ориентированных на «обслуживание» ПК. Однако представители поставщиков ИБП пока не склонны драматизировать ситуацию.

Как нам сообщили в APC by Schneider Electric, по результатам 2011 года продажи ИБП Back-UPS мощностью до 1 кВА не только не упали, но и продемонстрировали приличный рост по сравнению с 2010 годом. «Хотя, конечно, игнорировать активный рост рынка мобильных устройств нельзя, и замещение настольных ПК мобильными устройствам — это вполне реальная перспектива», — полагает Тимур Алтышев, менеджер по стратегическому маркетингу APC by Schneider Electric.

Потребность индивидуальных потребителей в ИБП малой мощности, возможно, и будет падать, но не в самое ближайшее время. 

И все же долгосрочные перспективы рынка индивидуальных ИБП малой мощности окутаны туманом неопределенности. Чтобы оставаться ходовым товаром, таким источникам бесперебойного питания «придется» меняться с учетом специфических потребностей нового поколения бытовой электроники. При этом глубокие изменения в схемотехнике этих в общем-то несложных приборов вряд ли потребуются, но над дизайном и набором внешних интерфейсов производителям придется поработать. Возможно, собственно систему бесперебойного питания будет целесообразно интегрировать с универсальным зарядным устройством для мобильных гаджетов, реализовать возможность удаленного включения/ выключения силовых розеток с помощью мобильного телефона и т. п.

ВСЕ — В ЦОД

А вот над рынком онлайновых ИБП с двойным преобразованием большой мощности нет никакого тумана — только «облака», которые во многом и стимулируют развитие этого рынка. Бум в области строительства ЦОД гарантирует в ближайшие годы стабильно высокий спрос на эту категорию систем бесперебойного электропитания.

 

Рисунок 1. Поставщики оборудования отмечают рост спроса на «интеллектуальные» блоки распределения питания (PDU) с функциями удаленного мониторинга и управления. На фото PDU компании APC by Schneider Electric.

Поставщики оборудования отмечают также рост спроса на «интеллектуальные» блоки распределения питания (PDU) с функциями удаленного мониторинга и управления (см. Рисунок 1). Такие технические средства становятся важным элементов комплексных систем управления инженерной инфраструктурой ЦОД (Data Center Infrastructure Management, DCIM).

ЭКОНОМИЯ ИЛИ НАДЕЖНОСТЬ?

В последние несколько лет никаких революционных технологических прорывов в области ИБП не было. Производители продолжают работу над увеличением энергоэффективности онлайновых ИБП с двойным преобразованием энергии, но борьба идет уже за десятые доли процента повышения КПД. Существенно (на несколько процентов) можно повысить эффективность, если при высоком качестве входного напряжения переключить ИБП на работу по схеме standby или line-interactive. Такую функцию поддерживают практически все современные ИБП ведущих производителей, однако у многих заказчиков вызывают опасения риски, связанные с наиболее тонким вопросом в работе таких ИБП переключением между режимами.

Кроме того, среди зарубежных специалистов не затихают дискуссии о принципиальной необходимости двойного преобразования (неизбежно связанного с потерями) и о влиянии на выбор технологии давления со стороны государственных и общественных структур, требующих снижения потребления электроэнергии и уровня выбросов углекислого газа. Так, в некоторых европейских странах вводится процедура официального аудита и оценки энергоэффективности ЦОД, после проведения которой может быть принято решение о снижении (или существенном повышении) налогов и цен на электроэнергию для данного клиента.

«Вопрос об использовании или неиспользовании экорежима находится в плоскости основной сегодняшней дилеммы при проектировании ЦОД: предпочесть бóльшую надежность или бóльшую энергоэффективность? Экорежим дает выигрыш в эффективности, но очевидным образом снижает надежность», — объясняет Алексей Солодовников, руководитель подразделения Schneider Electric Data Center Solution Team. При этом он обращает внимание на то, что современные ИБП, где используются технологии IGBT, обладают и при «честном» двойном преобразовании крайне высоким КПД, который сложно было вообразить себе еще пять – семь лет назад: до 97% при полной нагрузке и 95–96% при половинной.

КАК НИ КРУТИ

Некоторый выигрыш в энергоэффективности дают динамические ИБП — главный возмутитель спокойствия на рынке систем бесперебойного гарантированного электропитания для мегаЦОД мощностью от 1 МВт и выше. Основой динамического ИБП является синхронная электрическая машина (мотор-генератор): электромотор раскручивается «грязным» током, поступающим из внешней электросети, а с установленного с ним на одном валу генератора снимается «чистое» напряжение, которое и подается на нагрузку. Такой моторгенератор, дополненный альтернативным источником энергии (аккумуляторные батареи, маховик, дизель-генератор), и есть простейший динамический ИБП.

Как отмечает Наталья Маркина, советник главы представительства Socomec UPS, главными преимуществами динамических ИБП являются их низкая совокупная стоимость владения (ТСО), продолжительный срок службы (более 20 лет), высокая надежность, КПД до 99,8% и экологичность. Этот европейский поставщик статических ИБП начиная с 2006 года предлагает на рынке и решения на базе динамических систем. Ряд проектов с использованием таких систем реализован в европейских странах — их устанавливают на промышленных предприятиях и в медицинских учреждениях, а также в мобильных ЦОД, которые подчас размещаются в труднодоступных районах. «Заказчики часто интересуются решениями на базе динамических ИБП, но из-за высокой первоначальной стоимости они редко находят применение», — заключает специалист Socomec UPS.

Лидер на рынке классических ИБП компания APC by Schneider Electric не собирается производить динамические ИБП. Как пояснил Алексей Солодовников, связано это, в частности, с высокой вероятностью того, что примерно через пять лет на рынок выйдет «убийца» динамических ИБП — «ультраконденсатор» (ultracapacitor, supercapacitor). По прогнозу специалистов APC by Schneider Electric, в 2017 году за те же деньги, что стоит динамический ИБП, можно будет приобрести комплекс из дизель-генераторной установки и батареи ультраконденсаторов, которая будет в состоянии держать нагрузку те же несколько десятков секунд, что и маховик, но без каких-либо механически движущихся деталей.

СКОЛЬКО НАДО «ИНТЕЛЛЕКТА»

Если поставщики динамических ИБП обещают повышение эффективности за счет реализации иных принципов работы, то разработчики статических ИБП намерены решить ту же задачу путем повышения интеллектуальных возможностей переключения между различными режимами функционирования. Еще одним направлением «интеллектуализации» является расширение функций управления, в том числе с учетом роста популярности технологий виртуализации.

Вопрос наделения систем ИБП функциями по активному управлению ИТ-системами — это, скорее, вопрос разграничения полномочий между подразделениями (специалистами), отвечающими за бесперебойное электропитание и серверы соответственно. Если принятые в компании правила допускают, чтобы средства электропитания сами инициировали, например, переезд виртуальных машин, то наличие таких функций может только приветствоваться, поскольку они повышают степень автоматизации и эффективность процедур эксплуатации виртуализированных сред. Однако и запрет подобного вмешательства ИБП в работу ИТ-систем в ряде случаев тоже может быть вполне оправдан.

А вот необходимость развития «интеллекта» ИБП в части управления другими элементами систем электропитания вряд ли кто-то будет оспаривать. Например, возможность контролировать состояние аккумуляторных батарей позволяет повысить надежность системы и увеличить срок эксплуатации оборудования, а значит, и снизить совокупную стоимость владения (TCO). 

Рисунок 2. На крыше нового ЦОД Cisco (5 МВт) в США (шт. Техас) установлены солнечные батареи, но они вырабатывают только 100 кВт для нужд офисных помещений этого объекта.

Возможно, уже в ближайшем будущем ИБП будут выступать в качестве «мозга» своеобразной электрической микросети, позволяющего оптимально задействовать имеющиеся ресурсы. Сегодня на подавляющем большинстве объектов ИБП подключают к центральной электросети, а в качестве резервного источника электричества при долговременных отключениях используют дизель-генераторы. Но ничто не мешает дополнить этот набор другими источниками электроэнергии, например солнечными батареями (см. Рисунок 2) и/или ветряными генераторами. При наличии благоприятных условий для работы подобных систем — ясной погоды для солнечных батарей и ветра для ветровых генераторов — ИБП сможет переключаться на них, значительно снижая забор энергии из центральной электросети.

В ЦОД, как утверждает Алексей Солодовников, подобные альтернативные источники пока не используются — во всяком случае, для питания нагрузки. За рубежом у компании APC by Schneider Electric есть реализованные проекты, где крыша ЦОД покрыта солнечными батареями, но их мощности хватает разве что на освещение ЦОД. Кроме того, проблема заключается и в необходимости выделения больших площадей для генерации большой мощности с помощью солнечных батарей или ветряков. Например, построенная недавно APC by Schneider Electric в Италии солнечная электростанция с пиковой мощностью 43 МВт (среднегодовая мощность 6,4 МВт) занимает территорию в 1 км2.

Некоторая стагнация развития схемотехники классических ИБП на самом деле не означает ничего негативного. Скорее, наоборот, она говорит об очень высоком уровне проработки технических решений — имеющиеся продукты близки к совершенству. Поэтому основными «генераторами» продуктовых и технологических новостей в ближайшие годы будут именно альтернативные решения, которые, несмотря на ряд ограничений, развиваются семимильными шагами. На крупных объектах, например в центрах обработки данных, ИБП имеют все шансы стать некими интеграционными узлами, обеспечивающими согласованную работу всех элементов систем бесперебойного и гарантированного электропитания. В области же индивидуальных решений их задача — вобрать в себя новый функционал, востребованный мобильными гаджетами и новым поколением бытовой электроники, а также обеспечить более развитые функции управления электропитанием, в том числе удаленного.

 

Предоставлено по материалам статьи журнала сетевых решений LAN: http://www.osp.ru/lan/2012/02/13012844/