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Alimentazione a corrente diretta (DC): è la nuova normalità per i data center?

Updated on lug 18, 2022
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Con la crescita della densità energetica, gli operatori dei data center e i provider di servizi devono utilizzare ogni opportunità disponibile per ridurre il consumo energetico e migliorare l'efficienza energetica. La maggior parte dei data center utilizza oggi un sistema di distribuzione di corrente alternata Recentemente, tuttavia, il settore dei data center ha iniziato a esplorare un'altra possibilità — il sistema di distribuzione di corrente diretta (DC).

L'approccio DC ai data center

L'alimentazione a corrente diretta (DC) indica una forma di energia che è comunemente prodotta da fonti come celle solari e batterie. Come suggerito dal nome, corrente diretta (DC) significa che la corrente è lineare e diretta, scorre sempre nella stessa direzione e non oscilla tra terminali positivi e negativi.

ac and dc power

La corrente DC può essere utilizzata in molti scenari, a partire dalla ricarica di batterie fino all'alimentazione di sistemi elettronici, motori e altro. Corrente diretta ad alto voltaggio è utilizzata per trasmettere grandi quantità di energia da siti di produzione remoti. Applicazioni comuni con la corrente DC includono anche pannelli solari portatili e altri dispositivi off-grid nell'industria del solare.

In confronto alla corrente AC, che può trasmettere corrente per migliaia di chilometri con perdite minime, le centrali elettriche DC possono trasmettere corrente solo per alcuni chilometri. Questo è il motivo per cui il mondo industriale odierno è dominato dall'alimentazione AC. In un data center, tuttavia, il trasporto di energia è limitato alla struttura stessa. Perciò, la perdita energetica durante il trasporto tramite DC diventa una considerazione meno importante in un data center. Inoltre, gli sviluppi delle tecnologie DC, hanno reso questa tecnologia più efficiente e facilmente regolamentabile.

Pro & contro dei data center DC

La crescita dell'interesse verso il passaggio al DC per la distribuzione di corrente nei data center è dovuta al fatto che questo tipo di alimentazione comporta sicuramente una serie di vantaggi. Diamo un'occhiata generale ai pro e contro dei data center con alimentazione DC.

pros and cons of dc power

Vantaggi chiave

Minore complessità

In confronto all'attuale approccio AC, quello DC è meno complesso e utilizza un numero significativamente inferiore di componenti. Meno componenti significa meno tempo per l'istallazione e la manutenzione e per mitigare i potenziali errori, riducendo in tal modo i costi.

Minore spazio

La distribuzione di corrente DC occupa minor spazio in quanto utilizza meno rame del sistema AC comparabile e non richiede l'uso di rettificatori quando l'energia stoccata è distribuita durante le interruzioni energetiche. Questo significa più spazio per i rack server e l'attrezzatura di raffreddamento.

Qualità energetica

La distribuzione di corrente DC migliora anche la qualità dell'alimentazione. Con la corrente AC, vi sono perdite di energia ogni volta che la corrente cambia direzione, mentre il DC elimina i problemi non voluti con onde armoniche e distorsioni, così come la necessità di compensazione di fase e sincronizzazione .

Modulare e scalabile

I dispositivi d'archiviazione energetica come le batterie possono essere sistemati direttamente nell'architettura d'alimentazione DC esistente e i carichi possono essere aggiunti a seconda delle necessità senza avere bisogno di cambiare l'attuale rete energetica. Questo facilita veloce installazione e aggiornamenti con la crescita della struttura e l'aumento del carico.

Integrazione con altre fonti

È ben documentato che un sistema DC è facilmente integrabile con fonti energetiche in sito come pannelli solari, celle a combustibile e turbine eoliche che allo stesso modo producono corrente DC. Questo sta diventando un aspetto sempre più accattivante poiché i data center stanno spostandosi verso data center green.

Limiti

Nonostante la lunga lista di vantaggi dell'alimentazione DC, vi sono anche alcuni limiti da considerare.

Mancanza di standard

Non vi è ancora uno standard definito dal settore per i data center ad alimentazione DC. I sistemi d'alimentazione DC non hanno ancora un accordo sullo standard per i voltaggi elettrici e i connettori elettrici.

Costi di refactoring

Se si ha intenzione di cambiare l'attuale architettura energetica AC per supportare quella DC, vi sono certamente dei costi implicati che l'industria deve cercare di evitare.

Risorse energetiche DC limitate

Un data center ad alimentazione DC avrà bisogno anche di sistemi di condizionamento d'aria, sistemi antincendio, sistemi di controllo all'accesso e sistemi di controllo dell'edificio (così come attrezzatura a consumo DC, come server DC, switch di rete, etc.). Tuttavia, vi è un numero limitato di queste infrastrutture sul mercato che funzioni con alimentazione DC, rendendo il sistema di distribuzione DC una scelta difficile per i data center.

Mancanza di conoscenza

In confronto al sistema AC prevalente nei data center, vi sono relativamente poche architetture data DC. Questo implica la mancanza di data relativamente alle loro prestazioni e ai loro vantaggi sul lungo termine. Perciò, i proprietari e operatori dei data center hanno una conoscenza e un'esperienza limitata riguardo a come far funzionare un data center ad alimentazione DC.

Architettura energetica DC centralizzata e distribuita

Così come vi sono sistemi UPS centralizzati e distribuiti, vi sono sistemi di distribuzione energetica DC centralizzati e distribuiti. In un'architettura DC centralizzata, la corrente è distribuita da una sorgente centrale al voltaggio dell'utente, mentre in un'architettura DC distribuita, la corrente non è convertita in DC non prima che sia vicino all'attrezzatura a cui è destinata.

Rispetto a un'architettura centralizzata, un'architettura DC distribuita ha alcuni vantaggi particolari. Per cominciare, la corrente non necessita di essere distribuita da una sorgente centrale, perciò non vi sono preoccupazioni di sicurezza rispetto all'alto voltaggio e i cavi non devono poter reggere correnti ad alto voltaggio. La corrente può essere trasferita all'attrezzatura utilizzando cavi più piccoli e avendo così minori perdite.

In più, grazie ai moduli hot-swappable e rimpiazzabili per la rettificazione e lo stoccaggio della batteria, un'architettura DC distribuita è più modulare e rende il sistema più gestibile.

Alcuni ostacoli

Come menzionato sopra, vi sono alcuni ostacoli che si frappongono a un'adozione più vasta dei sistemi DC nei data center.

In primo luogo, vi è un'assenza di standard definiti per il settore, un aspetto necessario affinché il DC diventi una scelta più fattibile. I costi richiesti per il retrofit dei sistemi AC esistenti rende difficile optare per il DC.

Vi è inoltre una selezione limitata di risorse indispensabili per l'alimentazione DC per i server, le unità di condizionamento, le attrezzature antincendio e i controlli dell'edificio che operano con il DC.

La più grande sfida è la mancanza di conoscenza tra i proprietari e gli operatori dei data center, i quali devono affrontare problemi come dove eseguire la conversione da AC a DC e come progettare un dispositivo di stoccaggio energetico sui sistemi DC. Ovviamente questo richiede del tempo affinché il settore si familiarizzi con le prestazioni a lungo termine dei sistemi DC.

L'alimentazione DC rappresenta una svolta?

Nonostante alcuni ostacoli, i data center ad alimentazione DC hanno comunque grande potenziale grazie ai vantaggi che offrono, come importanti risparmi sui costi operativi e di manutenzione, spazio fisico, migliore qualità energetica e facile integrazione con altre risorse.

Prima di passare a sistemi DC, i proprietari e operatori dei data center devono però esaminare con attenzione alle proprie infrastrutture di rete ed energetiche ed esistenti per decidere se è opportuno fare il passaggio.

Gli organismi internazionali di normazione come l'IEC stanno lavorando attivamente sui modi per liberare l'enorme potenziale delle architetture DC nei data center. Con lo sviluppo di tecnologie di nuova generazione ad alto contenuto dati, l'alimentazione DC potrebbe presto diventare la nuova normalità.

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