Casi todo el mundo conoce los centros de datos y se da cuenta de que son importantes en el mundo moderno y conectado en el que vivimos. Sin embargo, la medida en que confiamos en estos repositorios de información probablemente sorprenderá a la mayoría de los seis mil millones de personas que la firma de analistas IDC predice que estarán conectadas para 2025. El informe de IDC (' Data Age 2025 ') continúa pronosticando que cada uno de esta personas interactuarán con un centro de datos casi 5.000 veces cada día a través de dispositivos domésticos, de oficina y basados en la nube, casi tres veces la tasa diaria actual. Este uso generalizado, junto con los miles de millones de nodos de IoT implementados que generan datos constantemente, significa que, para 2025, se prevé que la sociedad generará 175 ZB de datos cada año, y la tasa de crecimiento se está acelerando.
Desafíos para los centros de datos
Uno de los mayores desafíos para los centros de datos es simplemente hacer frente a la cantidad vertiginosa de datos y los accesos cada vez más frecuentes de los usuarios a esos datos. El espacio físico siempre es un bien escaso y, en muchos casos, obtener la energía eléctrica necesaria puede ser un desafío. De hecho, muchos centros de datos están ubicados en sitios redundantes de la industria pesada, simplemente para heredar los valiosos contratos de suministro de electricidad heredados.
Los gastos operativos (opex) son generalmente significativos para la mayoría de los centros de datos, por lo que, para seguir siendo competitivos, deben aumentar la densidad de almacenamiento y reducir los costos operativos. Además de la energía necesaria para los servidores y otros equipos, el aire acondicionado (CA) para refrigeración es un opex significativo y un área donde los operadores de centros de datos concentran sus esfuerzos de ahorro de costos. Un enfoque para esto implica permitir que el equipo funcione a una temperatura elevada, reduciendo así el requisito de CA, ahorrando espacio y energía. Para lograr esto, el equipo instalado en el centro de datos debe ser capaz de operar con confiabilidad a largo plazo a estas temperaturas elevadas.
No cabe duda de que la fiabilidad de los centros de datos es de suma importancia, tanto en términos de integridad de los datos como de mantener el tiempo de actividad las 24 horas del día, todos los días del año, para el acceso a los datos. Sin embargo, hay muchos escenarios potenciales que pueden poner en peligro esto, incluyendo fallas en los equipos, fallas de energía, sabotajes y errores humanos.
En el corazón de la protección contra fallas de energía se encuentra el sistema UPS que es capaz de alimentar el centro de datos durante un breve período de tiempo en caso de emergencia. La capacidad de la batería está dimensionada para garantizar el 100% de tiempo de actividad, lo que significa que debe salvar la brecha hasta que los generadores alcancen la velocidad y las cargas se puedan transferir al grupo electrógeno hasta que se restablezca la energía de la red. En el pasado, este "período de autonomía'' generalmente era de alrededor de 10 a 15 minutos, aunque, como los generadores están cada vez más automatizados o pueden operarse de forma remota en menos de un minuto, el período de autonomía típico puede ser de menos de 5 minutos. Esta reducción de tiempo significa que se necesitan menos baterías, lo que libera espacio que se puede utilizar para aumentar la capacidad de almacenamiento y del servidor.
Baterías de plomo ácido y TPPL
La química de plomo-ácido ha sido un incondicional fundamental del almacenamiento de energía durante muchas décadas y, con el tiempo, se han realizado mejoras en esta tecnología. Las baterías tradicionales de plomo-ácido inundadas, donde hay un exceso de electrolito líquido, generan oxígeno en sus electrodos positivos e hidrógeno también en sus electrodos negativos, lo que provoca la pérdida de agua con el tiempo. En consecuencia, el electrolito debe rellenarse con la adición de agua de forma regular. También significa que se generan niveles relativamente altos de gas, que requieren ventilación.
Las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA) comenzaron a reemplazar a los tipos anteriores de plomo-ácido. Aquí, el electrolito se inmoviliza con un gel o una estera de vidrio absorbente (AGM) que reduce significativamente la pérdida de electrolito durante el funcionamiento y elimina la necesidad de rellenarlo. La tecnología VRLA también produce mucho menos gas durante la operación, lo que reduce drásticamente la necesidad y los costos asociados de ventilación.
Las baterías VRLA basadas en AGM que utilizan una gruesa aleación de rejilla fundida de plomo calcio / plomo calcio estaño han sido las baterías más utilizadas en las instalaciones de UPS de centros de datos durante varios años. Sin embargo, recientemente, un nuevo tipo de batería AGM VRLA que emplea plomo puro de placa delgada (TPPL) ha avanzado significativamente la tecnología de plomo-ácido.
En las baterías AGM VRLA basadas en TPPL, se utilizan rejillas más delgadas de muy alta pureza para hacer las placas, lo que da como resultado un aumento en el área de superficie que mejora el contacto entre la rejilla y el material activo. Como estas placas son inherentemente más delgadas, se pueden apilar más dentro de la batería, lo que aumenta la densidad de energía de las baterías TPPL. A su vez, esto significa que las baterías TPPL pueden hacer frente a corrientes máximas más grandes, además de poder (re) cargarse más rápidamente.
Beneficios de la tecnología TPPL en aplicaciones de centros de datos
Las baterías TPPL tienen una mayor longevidad que las baterías AGM VRLA estándar y pueden proporcionar una vida útil de alrededor de 8 a 10 años, un aumento de aproximadamente el 25%. También ocupan alrededor de un 20% menos de espacio, lo que libera espacio para los servidores que generan ingresos. El tamaño más pequeño de las baterías TPPL es altamente compatible con la tendencia moderna de modularizar las instalaciones de los centros de datos.
Las baterías TPPL también se ven menos afectadas por las temperaturas de funcionamiento más altas asociadas con la reducción de CA, aunque el cálculo de qué temperatura de funcionamiento representa la mayor reducción general en el costo total de propiedad incluye varios factores y, por lo tanto, dependerá de las configuraciones individuales del centro de datos.
La capacidad de las baterías TPPL para recargarse más rápidamente que otros tipos significa que son más capaces de lidiar con múltiples cortes durante un corto período de tiempo. Además, la baja autodescarga inherente significa que, una vez cargadas, las baterías TPPL se pueden almacenar hasta dos años sin necesidad de carga adicional.
Resumen
A medida que los centros de datos continúan aumentando en importancia, también aumenta la necesidad de respaldo de UPS y tecnología avanzada de baterías. La industria se ha basado en varias formas de baterías de plomo-ácido durante décadas, evolucionando hacia el tipo basado en TPPL de última generación. Estos ofrecen una serie de ventajas que incluyen un menor mantenimiento, una temperatura de funcionamiento más alta, una recarga más rápida, una mayor retención de carga y una mayor densidad de energía, todo lo cual mejora la facilidad de integración y ayuda a reducir el costo total de propiedad.