Nos últimos 40 anos, as redes de energia do mundo têm ficado cada vez mais instáveis. Isso se deve, em grande parte, a três fatores principais:

1)  As redes de transmissão utilitárias sofreram pouquíssimas melhoras significativas em suas infraestruturas;

2) A adição de sistemas de energia renovável nas redes tornou o desafio de manter um ambiente de  distribuição estável de energia mais complexo e;

3) um aumento em eventos climáticos catastróficos aumentou o nível de instabilidade da força e o risco associado para a resiliência empresarial.

Devido a esses fatores externos, comércio, campos industriais e data centers dependem cada vez mais de seus geradores de energia internos. Na maioria dos casos, um conjunto de geradores e UPSs  fornecem os meios para alcançar força de backup confiável. O sistema de geradores funciona como um backup de longo prazo (geralmente dias) enquanto os sistemas UPS funcionam como uma ponte (geralmente minutos) até os geradores ficarem online para dar suporte à carga crítica.

Investimentos em tecnologias UPS e geradores são necessários porque anomalias de energia, breves e estendidas, podem atrapalhar processos. Em ambientes de data center, por exemplo, qualquer interrupção energética de mais de 20 milissegundos pode causar panes em sistemas de TI. Uma falha de 60 segundos pode resultar em horas ou dias de trabalho para resetar os sistemas de TI e aplicações que foram afetadas. Isso pode custar milhões para uma organização (dependendo da indústria) e impactar a satisfação do cliente e a reputação da marca.

Fatores fundamentais a se considerar para o sucesso de Backups de energia

O UPS é, seguramente, o componente mais importante em qualquer data center e as baterias do UPS são o elo mais fraco. O sistema UPS deve ser desenhado adequadamente para alcançar um equilíbrio otimizado entre os custos capitais e a disponibilidade de energia elétrica ininterrupta. Os elementos a seguir representam alguns dos fatores fundamentais para o sucesso quando colocamos na balança as compensações de custos de capital e disponibilidade:

Fornecendo Energia de UPS para Cargas Críticas

Hoje em dia, a maioria dos data centers incorporam sistemas UPS que fornecem energia ininterrupta para os equipamentos de TI em seus projetos. Entretanto, os sistemas de refrigeração que os apoiam são frequentemente sustentados apenas com a força de geradores. Com este design, sistemas de refrigeração vão desligar momentaneamente até que a dependência seja transferida para o fornecimento do gerador. Dependendo da solução de refrigeração empregada, pode levar vários minutos até que esses sistemas se reciclem, comecem a funcionar e voltem ao seu poder total de resfriamento. 

Em um ambiente de data center de baixa densidade (chegando a 5 kW por estante, em média), o intervalo de tempo de restart pode não ser um problema. Baixa densidade nas estantes e espaço de ar frio suficiente (compartimentos com tetos altos) podem fornecer uma folga térmica por alguns minutos antes que as temperaturas dos componentes de TI atinjam um ponto no qual os sistemas desliguem por conta da saturação térmica. Para mais informações sobre como isso funciona, baixe o artigo técnico da APC “Aumento de temperatura em Data Centers durante falhas no Sistema de Resfriamento.”

Hoje, vemos cada vez mais estantes de alta-densidade sendo utilizadas em data centers. Não é incomum ver estantes hiper convergentes na faixa de 10-20 kW por estante ou servidor blade, como pode ser encontrado em departamentos de pesquisa de universidades, na faixa de 30-100 kW por estante. Sob estas circunstâncias, ao invés de dois minutos de folga térmica, essas estantes computacionais podem sofrer saturação térmica em questão de segundos. Nessas situações, começa a fazer sentido ter uma parte, ou todo o sistema de HVAC apoiado pela força de um UPS juntamente com o gerador.

Projetando para a Confiabilidade e Disponibilidade do UPS

Com o tempo, todos os sistemas elétricos e mecânicos apresentarão falha em algum momento. Para contornar este fato e atingir a confiabilidade e disponibilidade necessárias, data centers são desenhados com componentes elétricos, mecânicos e sistemas redundantes. Geralmente, quanto maior a redundância, maior o custo; ambos Capex e Opex. Por exemplo, um design para data center 2N fornece um sistema completamente redundante, ou seja, se um sistema pode suportar a carga crítica, outro sistema completamente redundante é instalado como backup. Isso é um design altamente confiável, mas acarreta altos custos. A maioria dos data centers hoje estão alcançando a confiabilidade desejada com uma topologia de design N+1.

Para conhecer mais sobre otimização de design e performance de sistemas UPS, baixe nosso artigo técnico “Custo, Velocidade e Confiabilidade: compensações entre configurações UPS N+1.”

Determinando a Duração Apropriada de Baterias para UPS

Teoricamente, você precisa que a duração da bateria do UPS seja suficiente para sustentar a carga crítica apenas até os geradores iniciarem e a carga ser transferida para eles (geralmente entre 10-20 segundos).

Dito isso, a duração da bateria vai variar dependendo da tolerância a risco do usuário final e da resiliência das aplicações de TI sustentadas pelo UPS. Por exemplo, os gigantes da internet estão desenhando data centers de hiperescala com duração de bateria de 1 a 2 minutos. Em data centers de cloud e colocation, geralmente esse tempo chega a 5 minutos. Na indústria financeira, esse tempo é, tipicamente de 10 a 15 minutos. A quantidade de tempo de bateria de um UPS é uma decisão das empresas consumidoras. Obviamente, quanto mais tempo de bateria você incorporar no seu projeto, maior será o custo de capital e maior o valor anual de manutenção.

Decidindo Qual Tecnologia de Bateria UPS Implementar

Por décadas, o tipo mais comum de tecnologia de bateria UPS implementada era a VRLA. Nos anos mais recentes, uma nova geração de baterias de lítio foram introduzidas e foram um divisor de águas na indústria. Essa nova tecnologia oferece muito mais benefícios do que a bateria VRLA tradicional. Enquanto essas baterias podem chegar a um Capex premium, a maioria das instalações vão diminuir o seu custo total de operação em 30 a 50%. 

Além do mais, baterias de lítio de íon reduzem o seu risco operacional de várias formas, mais até do que baterias VRLA tradicionais. Por exemplo, baterias de lítio possuem uma expectativa de vida de 2 a 3 vezes maior do que as baterias VRLA. Isso reduz o número de substituições de baterias e o risco operacional de executar um projeto de substituição. Teste você mesmo os benefícios das baterias de lítio de íon com esta calculadora de comparação.

Supere Anomalias de Energia com UPSs e Geradores

Os arquitetos de solução da Schneider Electric trabalham com hiperescala e consumidores empresariais para auxiliar na elaboração de um projeto eficiente e resiliente de sistemas de backup para data centers. Enquanto todos os elementos são fundamentais para um gerenciamento bem sucedido de um data center, a arquitetura elétrica e sua solução de backup correspondente são essenciais. Esperamos que este texto sirva como uma visão aprofundada para a necessidade de energia de backup e equipe você com as questões adequadas e fatores importantes a se considerar na hora de tomar melhores decisões para o seu data center.

* Kênia Paim é diretora de vendas Secure Power Brasil na Schneider Electric.