El sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) de media tensión (MV) y las tecnologías de celdas de combustible tienen el potencial de proteger la disponibilidad y proporcionar energía a la red, al tiempo que ahorran energía y emisiones de carbono.
¿Por qué los operadores de centros de datos están adoptando tendencias ecológicas?
El aumento de la legislación medioambiental, junto con los precios récord de la energía, pone a los operadores europeos bajo presión. Con la energía experimentando una crisis de suministro en un momento de alta demanda, las empresas que consumen mucha energía, como los centros de datos, están ansiosas por tener más control sobre su uso de energía. Esto les ayudará a cumplir con la nueva legislación, mantener la continuidad del suministro eléctrico y obtener ingresos de los mercados energéticos.
Las nuevas tecnologías de celdas de combustible y UPS pueden proporcionar tanto continuidad de energía como energía a la red. Las tecnologías también permiten que el centro de datos integre energía renovable e incluso genere ingresos al participar en esquemas de respuesta de demanda y frecuencia.
El empleo de tecnologías bajas en carbono también ayuda a construir su reputación como empresa sostenible.
¿Por qué el nivel de voltaje medio es beneficioso para un sistema UPS?
Los sistemas UPS del centro de datos tradicionalmente funcionan junto con servidores y equipos HVAC en el nivel de bajo voltaje. Sin embargo, las instalaciones de los centros de datos son cada vez más grandes y exigen más energía para obtener economías de escala. A medida que aumentan los requisitos de energía, pasar a la media tensión es un paso natural para los sistemas UPS. Además de ofrecer los dos beneficios principales de mayor confiabilidad y costos reducidos, los sistemas de voltaje medio también brindan otros beneficios.
Operando a 24 kV, el equipo de media tensión es significativamente más robusto que los sistemas comparables de baja tensión. Un centro de datos también requeriría menos unidades para satisfacer sus necesidades de energía. Como módulos individuales, estas unidades son más fáciles de instalar, operar y mantener que varios sistemas de bajo voltaje repartidos por la instalación. Esto reduce el tiempo de inactividad porque más equipo significa automáticamente más riesgos.
El enfoque de media tensión también tiene ventajas de eficiencia energética, ya que funciona con corrientes más bajas, lo que reduce las pérdidas eléctricas. Los últimos sistemas cuentan con una eficiencia de hasta el 98 por ciento debido al equipo de conversión de energía que respalda la calidad de la energía de forma continua sin necesidad de baterías. Evaluada frente a un SAI rotativo, la mayor eficiencia de media tensión puede ahorrar hasta 4,2 GWh. Este ahorro equivale a 1.245 toneladas de emisiones de CO2 durante una vida útil de 15 años para un sitio grande.
Se pueden obtener beneficios adicionales mediante el uso de un SAI de media tensión escalable y modular. Por ejemplo, los operadores pueden implementar hasta diez unidades ABB HiPerGuard de 2250 kVA en paralelo para manejar una potencia de 22,5 MVA. En una configuración N+1, es posible desconectar un sistema y dejar los demás en servicio para facilitar el mantenimiento.
Dado que el SAI de media tensión funciona a un nivel de voltaje medio en el punto de conexión a la red, es lo suficientemente flexible como para soportar cualquier carga del centro de datos. Esta flexibilidad garantiza la continuidad de la energía para que los servidores se mantengan estables en todo el centro al superar las interrupciones breves y los problemas de calidad de la energía. Por el contrario, la capacidad de los SAI de bajo voltaje puede quedar inutilizada cuando la energía no se puede reasignar a otra parte. Esto puede requerir un desembolso de capital adicional para garantizar la cobertura total de la energía de respaldo.
Además, operar a nivel de MT ahorra gastos de capital adicionales, ya que las unidades UPS se pueden instalar en una sala eléctrica o subestación en lugar de ocupar un espacio de sala de servidores de alto valor. Tal ubicación lo hace ideal para devolver energía a la red si es necesario.
¿Qué papel pueden desempeñar las pilas de combustible?
Muchos de los proveedores de centros de datos más grandes buscan activamente estrategias para reducir o eliminar la dependencia de los generadores diésel. Por ejemplo, Microsoft se ha comprometido a terminar con el uso de diésel para finales de 2030 y ya está probando las pilas de combustible como alternativa. En 2020, Google anunció el compromiso de usar baterías grandes en lugar de grupos electrógenos diésel en un nuevo sitio en Bélgica.
El atractivo de las celdas de combustible radica en su potencial para proporcionar energía de respaldo local e incluso inyectar energía a la red durante los períodos de máxima demanda. La tecnología de pilas de combustible combina la ciencia química y de materiales con la automatización y los sistemas de protección y control, por lo que su aplicación requiere conocimientos especializados en cada campo.
Las celdas de combustible se pueden integrar en los sistemas de energía, por ejemplo, implementando instalaciones de 200kW para alimentar estaciones de carga de vehículos eléctricos donde la red eléctrica no está disponible. Además, las celdas de combustible brindan respaldo de emergencia en microrredes y energía para sitios de telecomunicaciones en otras ubicaciones remotas.
Sin embargo, para los centros de datos, es necesario realizar más investigaciones con respecto a varios megavatios. Esto requiere un desarrollo y pruebas sofisticados de las interfaces entre las celdas de combustible, los sistemas de almacenamiento de energía, la aparamenta eléctrica y la infraestructura de control. Necesitamos un enfoque integrado para los requisitos del centro de datos.
Como componente de las microrredes, las celdas de combustible se pueden combinar con otras tecnologías para satisfacer cualquier necesidad fuera de la red o prosumidor. Las ofertas más recientes están disponibles como soluciones modulares de 1 y 3 MW, que son rápidas de entregar e implementar.
¿Cómo pueden los operadores utilizar la capacidad de respaldo para generar ingresos?
Los operadores con una infraestructura robusta pueden obtener ingresos adicionales y compensar sus costos al vender su exceso de energía a la red durante los picos de demanda. Esto puede llevarse a cabo a través de esquemas de respuesta a la demanda o empleando un sistema de almacenamiento de energía de batería para respaldar la integración de energías renovables como la eólica y la solar.
Al final del día, las propias necesidades de energía del centro de datos deben seguir siendo la máxima prioridad. Por lo tanto, los operadores pueden usar sistemas UPS de MT y celdas de combustible para respaldar sus propios servidores y sistemas HVAC en primera instancia. Solo cuando se han satisfecho estas necesidades se puede usar la capacidad sobrante para el soporte de la red.