Οσο απαραίτητα κι αν είναι για τη λειτουργία της σύγχρονης επιχείρησης, τα συστήματα UPS συχνά δεν επιλέγονται με τη γνώση και προσοχή που πρέπει... Πέρα από το κόστος, την αξιοπιστία του προμηθευτή και τον παράγοντα του after-sales, υπάρχουν και άλλοι βασικοί παράγοντες που θα πρέπει να καθοδηγούν τη σχετική απόφαση του Διευθυντή Πληροφορικής.

<‘Σελίδα 1: Η επιλογής συστημάτων UPS εστιάζει στην αξιοπιστία’>
Ιδιαίτερα κρίσιμη είναι η εστίαση στην αποτελεσματικότητα ενός συστήματος UPS όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας.

Προκειμένου να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα ενός UPS, αλλά και για να επιτυγχάνεται λειτουργία φιλικότερη προς το περιβάλλον, τα συστήματα UPS πρέπει να «ξεχωρίζουν» σε τρία σημεία καίριας σημασίας: την τεχνολογία, την τοπολογία και την τμηματικότητα

Πέρα από την αξιοπιστία
Η παραδοσιακή προσέγγιση όσον αφορά την επιλογή συστημάτων UPS εστιάζει αποκλειστικά στον παράγοντα της αξιοπιστίας. Υπάρχουν, ωστόσο, δύο παράγοντες που αναδεικνύουν την ανάγκη για προσανατολισμό προς την έννοια της αποτελεσματικότητας: ο προβληματισμός σχετικά με το συνολικό κόστος κτήσης καθόλη τη διάρκεια της ζωής ενός συστήματος και η στροφή προς έναν πιο οικολογικό τρόπο λειτουργίας.

Η αποτελεσματικότητα των συστημάτων UPS περιορίζεται από δύο επιμέρους παράγοντες: τις απώλειες των ίδιων των συστημάτων UPS και εκείνες που οφείλονται στον τρόπο εγκατάστασής τους. Η συζήτηση σχετικά με την αποτελεσματικότητα ενός συστήματος UPS περιορίζεται συχνά στο δείκτη που αφορά τη λειτουργία του υπό ιδανικές συνθήκες, γεγονός που είναι σαφώς παραπλανητικό.

Το παραπάνω μπορεί να εξηγηθεί μέσα από ένα υποθετικό παράδειγμα σύγκρισης δύο συστημάτων UPS του 1 MW, από δύο διαφορετικούς κατασκευαστές. Επίσημα, και τα δύο συστήματα έχουν την ίδια αποτελεσματικότητα (93% σε πλήρες φορτίο), λειτουργούν σε αρχιτεκτονική 2Ν, έχουν κόστος ηλεκτρικού 0,07 ευρώ /κιλοβατώρα και υποστηρίζουν φορτίο 300 kW.

Οι περισσότεροι θα ισχυρίζονταν ότι τα δύο συστήματα δε διαφέρουν μεταξύ τους όσον αφορά το ετήσιο κόστος ηλεκτρικού. Ωστόσο, κανένα σύστημα UPS δε λειτουργεί σε επίπεδο φορτίου 100% και σε 2Ν, αφού κάθε πλευρά του Ν θα πρέπει να είναι ικανή να στηρίξει το πλήρες φορτίο, αν η άλλη πλευρά τεθεί εκτός λειτουργίας. Κατά συνέπεια, ο σχεδιασμός των φορτίων υπό κανονική λειτουργία δεν μπορεί να προβλέπει κάτι μεγαλύτερο από το 50%.

Στην πραγματικότητα, τα συστήματα 2N σπάνια φτάνουν ακόμα και το 50% σε κάθε σύστημα. Κάποιες έρευνες υποδεικνύουν ότι τα data centers των 2N λειτουργούν στο 20 με 40% της δυναμικής τους. Για το παράδειγμά μας, παίρνουμε σαν δεδομένο το τυπικό φορτίο του 30%, όπου κάθε UPS υποστηρίζει 150 kW.

Κάθε UPS του πρώτου συστήματος συνεπάγεται ετήσιο κόστος 7.700 ευρώ σε απώλειες ενέργειας, ενώ το σχετικό κόστος για το δεύτερο σύστημα ανέρχεται στα 20.000 ευρώ. Εφόσον κάθε ένα από τα παραπάνω συστήματα περιλαμβάνει δύο UPS, τα σχετικά κόστη διπλασιάζονται σε 15.400 και 40.000 ευρώ αντίστοιχα. Οι δε απώλειες εκδηλώνονται υπό τη μορφή θερμότητας την οποία θα πρέπει να εξουδετερώσει το σύστημα ψύξης.

Αν υποθέσουμε ότι κάθε κιλοβάτ θερμότητας απαιτεί 400 βατ για να ψυχθεί, τότε το ετήσιο κόστος αυξάνεται κατά 6.150 έναντι 16.600 ευρώ. Εάν τώρα υπολογίσουμε ότι το παραπάνω data center έχει τον τυπικό χρόνο ζωής των 10 ετών, τότε το συνολικό κόστος από τις απώλειες ανέρχεται σε 215.000 έναντι 582.000 ευρώ.

Πώς γίνεται, λοιπόν, οι ηλεκτρικές απώλειες δύο φαινομενικά όμοιων συστημάτων να διαφέρουν σε τόσο μεγάλο βαθμό; Η απάντηση έγκειται στην καμπύλη της αποτελεσματικότητας των δύο συστημάτων. Η βελτίωση της αποτελεσματικότητας ενός UPS κατά 5%, μπορεί να μειώσει την κατανάλωση του ηλεκτρικού από 18 μέχρι 84%, ανάλογα με το φορτίο που σηκώνει το UPS.

Προκειμένου να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα ενός UPS, αλλά και για να επιτυγχάνεται λειτουργία φιλικότερη προς το περιβάλλον, τα συστήματα UPS πρέπει να «ξεχωρίζουν» σε τρία σημεία καίριας σημασίας: την τεχνολογία, την τοπολογία και την τμηματικότητα.
<‘here’>

<‘Σελίδα 2: Η καμπύλη της αποτελεσματικότητας και τα κοινά στοιχεία των UPS και των blade servers’>
Η καμπύλη της αποτελεσματικότητας
Εάν τα στοιχεία του UPS αναφέρουν μόνο έναν αριθμό όσον αφορά την αποτελεσματικότητά του, τότε αυτός αφορά συνήθως επίπεδο φορτίου 100% και λοιπές ιδανικές συνθήκες. Στο φορτίο αυτό, σαφώς και μεγιστοποιείται η αποτελεσματικότητα. Δυστυχώς, όμως, τα συστήματα UPS  σπάνια λειτουργούν σε φορτίο 100%.

Το να κατηγοριοποιεί κανείς ένα UPS βάσει αυτής της μέγιστης αποτελεσματικότητας είναι σαν να αγοράζει ένα αυτοκίνητο που πιάνει τη μέγιστη του ταχύτητα στον αυτοκινητόδρομο και να το χρησιμοποιεί για διαδρομές μέσα στην πόλη. Θα ήταν σωστότερο να υπολογίζει κανείς την αποτελεσματικότητα σε φορτίο 30% το οποίο και βρίσκεται πιο κοντά στην τυπική λειτουργία του μέσου data center.

Η αρχιτεκτονική των blade server περιλαμβάνει δύο βασικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν προς όφελος των συστημάτων UPS: είναι τμηματική και κλιμακώσιμη

Η καμπύλη αποτελεσματικότητας δημιουργείται μέσα από μία πρώτη μέτρηση της ισχύος που διοχετεύεται στο UPS (input) και της ισχύος που το UPS παρέχει στο φορτίο (output). Αντίστοιχες μετρήσεις γίνονται για διάφορα φορτία, συνήθως στο 25%, 50%, 75% και 100%. Αλλη μια μέτρηση γίνεται στο 0% για να διαπιστωθεί το ποσό της ισχύος που καταναλώνει το ίδιο το UPS.

Από τις μετρήσεις αυτές, και μέσω της αφαίρεσης του input από το output, υπολογίζονται οι απώλειες οι οποίες στη συνέχεια καταγράφονται σε σχετικό πίνακα και συνδέονται μεταξύ τους με μία καμπύλη. Από την καμπύλη αυτή εξάγεται μία συνάρτηση βάσει της οποίας μπορεί να υπολογιστεί η τιμή που αντιστοιχεί σε κάθε άλλο ποσοστό.

Αφού υπολογιστούν τα σημεία για όλες τις τιμές των απωλειών ισχύος, δημιουργείται η καμπύλη της αποτελεσματικότητας, ως ποσοστό του output προς το input για κάθε επίπεδο φορτίου.

Βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα του UPS
Η αποτελεσματικότητα ενός συστήματος UPS -και η μείωση των απωλειών ενέργειας- μπορεί να επιτευχθεί μέσω της κατάλληλης τεχνολογίας, τοπολογίας και «τμηματικότητας».

Τεχνολογία: Πρόκειται για τα στοιχεία λογισμικού και hardware που συνθέτουν ένα UPS. Αφενός, η μετάβαση από διακόπτες τύπου SCR σε IGBT και, αφετέρου, η αντικατάσταση των αναλογικών controls από DSP, αποτελούν τις δύο βασικές τεχνολογικές εξελίξεις που βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα των συστημάτων UPS.

Τοπολογία: Η τοπολογία των UPS καθορίζει την εσωτερική σύνδεση των συστατικών ισχύος και έχει τη δυνατότητα να μειώσει τις απώλειες για μία συγκεκριμένη εφαρμογή ή κλίμακα μεγέθους. Οι δύο κυρίαρχες τοπολογίες για τα μεγάλα συστήματα UPS είναι το double conversion on-line και το delta conversion on-line. Σχετικές έρευνες υποδεικνύουν ότι η δεύτερη τοπολογία συνεπάγεται καλύτερη αποτελεσματικότητα.

Τμηματικότητα: Οπως προκύπτει από τις καμπύλες αποτελεσματικότητας, όσο πιο κοντά στην πλήρη χωρητικότητα φορτίου λειτουργεί ένα UPS, τόσο αποτελεσματικότερο θα είναι. Η τμηματικότητα είναι μία προσέγγιση που επιτρέπει στους χρήστες να φέρνουν το μέγεθος του UPS όσο πιο κοντά στο εκάστοτε φορτίο. Με άλλα λόγια, επιτρέπει στο UPS να λειτουργεί όσο το δυνατό στα δεξιά της καμπύλης αποτελεσματικότητας.

Τι κοινό μπορεί να έχουν τα UPS με τους blade servers;
Η σχέση μεταξύ χωρητικότητας και φορτίου μπορεί να γίνει πιο εύκολα κατανοητή μέσα από τον παραλληλισμό των συστημάτων UPS με τους blade servers. Η αρχιτεκτονική των blade server περιλαμβάνει δύο βασικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν προς όφελος των συστημάτων UPS: είναι τμηματική και κλιμακώσιμη.

Είναι τμηματική, επειδή ο πελάτης αγοράζει το frame και εγκαθιστά τόσα blades όσα χρειάζονται για την επεξεργαστική ισχύ που απαιτεί η κάθε εφαρμογή. Καθώς προστίθενται περισσότερα blades στο frame, αυτό εξελίσσεται σε μια ισχυρότερη συσκευή. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα ένα «κλιμακώσιμο» σύστημα το μέγεθος του οποίου μπορεί να μεταβάλλεται ανάλογα με τις υπολογιστικές ανάγκες.

Ας φανταστούμε τώρα ένα σύστημα UPS το οποίο χρησιμοποιεί τμηματικά συστατικά ισχύος με τον ίδιο τρόπο. Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, ότι ένα σασί UPS έχει δυνατότητα για output ισχύος 1 MW και ότι, καθώς αυξάνεται το φορτίο στο UPS, έχουμε τη δυνατότητα να προσθέτουμε τυποποιημένα modules ισχύος, ώστε το σύστημα να ανταποκρίνεται στο επιθυμητό επίπεδο output.

Το UPS αυτό θα μπορούσε να καλύπτει όλη την κλίμακα από τα 200 kW μέχρι το 1 MW, τμηματικά και ανάλογα με την εκάστοτε ζήτηση. Με τον τρόπο αυτό, αποφεύγονται οι οικονομικές σπατάλες, αφού μπορεί κανείς να αγοράσει μόνο εκείνα τα συστατικά ισχύος που χρειάζεται πραγματικά. Παράλληλα, το UPS λειτουργεί σε υψηλότερο επίπεδο φορτίου επειδή η χωρητικότητα του συστήματος βρίσκεται πιο κοντά στο πραγματικό φορτίο, με αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα.
<‘here’>

<‘Σελίδα 3: Επιπρόσθετα οικονομικά πλεονεκτήματα’>
Επιπρόσθετα οικονομικά πλεονεκτήματα
Τα οφέλη της αυξημένης αποτελεσματικότητας εκτείνονται πέραν της μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας. Είναι γεγονός ότι αυξάνονται διεθνώς οι νομοθεσίες που παρέχουν οικονομικά και φορολογικά κίνητρα για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας σε εμπορικές εγκαταστάσεις.

Προκειμένου να μπορέσει κανείς να επιλέξει με σιγουριά ένα αποτελεσματικό σύστημα UPS, θα πρέπει να ανατρέξει σε συγκριτικές μετρήσεις των διαφορετικών λύσεων υπό τις ίδιες συνθήκες. Παράλληλα, η καθιέρωση ενός «πράσινου» εταιρικού προφίλ λειτουργεί ως πλεονέκτημα και σε επίπεδο μάρκετινγκ, ωφελώντας εξίσου την εταιρεία, τους πελάτες (λόγω του χαμηλότερου κόστους παραγωγής) και το περιβάλλον.

Καθώς το συνολικό κόστος κτήσης εξελίσσεται σε κρίσιμο παράγοντα κατά τη λήψη σχετικών αποφάσεων, η αποτελεσματικότητα των συστημάτων αποκτά καθοριστική σημασία. Οι τεχνολογίες των UPS εξελίσσονται διαρκώς προς την κατεύθυνση αυτή της αυξημένης αποτελεσματικότητας όσον αφορά την κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος

Τέλος, όσο οι ενεργειακοί πόροι γίνονται ακριβότεροι και πιο δυσεύρετοι, τόσο θα μεγαλώνει η σημασία των λύσεων εκείνων που συντείνουν στην εξοικονόμησή τους.

Εστιάστε στην αποτελεσματικότητα
Τα data centers καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας, γεγονός που πολλές επιχειρήσεις τείνουν να παραβλέπουν. Καθώς το συνολικό κόστος κτήσης εξελίσσεται σε κρίσιμο παράγοντα κατά τη λήψη σχετικών αποφάσεων, η αποτελεσματικότητα των συστημάτων αποκτά καθοριστική σημασία. Οι τεχνολογίες των UPS εξελίσσονται διαρκώς προς την κατεύθυνση αυτή της αυξημένης αποτελεσματικότητας όσον αφορά την κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος.

Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι η ρεαλιστική μέτρηση της επιτυχίας αφορά την πραγματική αποτελεσματικότητα που επιτυγχάνεται, και όχι τις λεπτομέρειες που αφορούν την τεχνολογία μέσω της οποίας αυτό γίνεται δυνατό. Μπορεί να προκύπτουν νέες τεχνολογίες, ή να βελτιώνονται οι παλαιότερες, αλλά αυτό που αφορά πραγματικά τον τελικό χρήστη είναι η καμπύλη της αποτελεσματικότητας η οποία, σε συνδυασμό με το κόστος του εξοπλισμού, κατευθύνει πρoς την κατάλληλη δράση.

Εάν όλα τα συστήματα είναι εξίσου αξιόπιστα, τότε η προσοχή θα πρέπει να στρέφεται στο ποια από αυτά είναι περισσότερο αποτελεσματικά. Η συνεισφορά στην «πράσινη» λειτουργία της επιχείρησης, η αύξηση της ευελιξίας και η απλοποίηση των απαιτήσεων που ενέχει η παροχή μίας υπηρεσίας μέσω του τμηματικού σχεδιασμού είναι επιπρόσθετα οφέλη της επιλογής αυτής.
<‘here’>

<‘Σελίδα 4: Η πραγματική ισχύς ενός UPS’>
kW vs. kVA: Ποια είναι η πραγματική ισχύς ενός UPS;
Τα κιλοβάτ (kW) αποτελούν μονάδα μέτρησης της πραγματικής ισχύος που διαπερνά τον εξοπλισμό, σε αντίθεση με τα kilo volt-amps (kVA) τα οποία και μετρούν την «φαινομενική» ισχύ.  Η διαφορά μεταξύ των δύο θα μπορούσε να παρομοιαστεί με εκείνη του αφρού από την μπίρα σε ένα ποτήρι draft. Το υγρό κομμάτι είναι το «πραγματικό» περιεχόμενο, όπως και το kW.

Το υγρό, μαζί με τον αφρό, συνθέτουν το σύνολο -ή, αλλιώς- το kVA. Εάν βάλουμε την μπίρα στο ποτήρι προσεκτικά και δε δημιουργηθεί καθόλου αφρός, τότε το kW εξισώνεται με το kVA. Στην περίπτωση αυτή, το ποσοστό του kW προς το kVA, γνωστό ως power factor, θα ήταν ίσο με 1.0 (unity power factor). Στο σημείο αυτό εντοπίζεται και το πρόβλημα: αν και τα φορτία των υπολογιστών πλησιάζουν αυτό το 1.0 τα πρόσφατα χρόνια, πολλά συστήματα UPS  κατασκευάζονται ακόμα με δείκτες 0.8, 0.9 ή και 0.66.

Επιπλέον, πολλοί κατασκευαστές UPS προωθούν το kVA ως σημαντικότερο δείκτη, παραπλανώντας τους χρήστες που δεν έχουν επίγνωση της διαφοράς του από το kW. Οταν, όμως, κάποιος αγοράζει ένα UPS  των 100 kVA σχεδιασμένο με power factor 0.8, αγοράζει στην πραγματικότητα το αντίστοιχο ενός UPS  80 kVA με unity power factor. Προβαίνει, κατά συνέπεια, σε μία αγορά που στοιχίζει περισσότερο απ’ ότι θα έπρεπε και που ενέχει μεγαλύτερο κίνδυνο υπερφόρτωσης. Επειδή ακριβώς είναι πιθανότερο να ξεπεραστεί το KW, παρά το kVA, όταν αυτό συμβεί, το UPS θα περάσει σε bypass, θέτοντας το υπολογιστικό φορτίο σε κίνδυνο.

5 σημεία στα οποία πρέπει να δώσετε προσοχή
1. Οταν αξιολογείτε συστήματα UPS, δώστε ιδιαίτερη προσοχή στον παράγοντα της αποτελεσματικότητας και ζητήστε από τους κατασκευαστές τις σχετικές καμπύλες.
2. Κατανοήστε ότι οποιοδήποτε UPS είναι λιγότερο αποτελεσματικό σε χαμηλότερα φορτία και ζητήστε δείκτες αποτελεσματικότητας για επίπεδα πέραν του πλήρους φορτίου.
3. Προτιμήστε μία τμηματική αρχιτεκτονική, η οποία επιτρέπει τη διαφοροποίηση της δυναμικότητας του UPS ανάλογα με το εκάστοτε φορτίο. Πρόκειται για μία προσέγγιση που έχει σημαντικότατο αντίκτυπο στην αποτελεσματικότητα.
4. Βεβαιωθείτε ότι αντιλαμβάνεστε τη διαφορά μεταξύ της έννοιας των kW και των kVA όσον αφορά την αποτίμηση της πραγματικής ισχύος ενός UPS.
5. Διερευνήστε τις πιθανότητες να συνδυάσετε την αγορά του νέου UPS με μία ευρύτερη «πράσινη» πρωτοβουλία και επωφεληθείτε των πολλαπλών οικονομικών πλεονεκτημάτων που αυτό συνεπάγεται.
<‘here’>