L'efficacité énergétique : un sujet chaud

Les datacenters dépendent d'alimentation sans interruption pour éliminer les coupures, affaiblissements, crêtes, et autres écarts. Objectif : assurer la continuité et la sécurité du réseau.

Aujourd'hui, l'un des problèmes les plus largement débattus à travers le monde concerne le prix et la demande en forte augmentation de l'approvisionnement en énergie. Cela s'accompagne d'une prise de conscience de l'impact sur l'environnement et de l'épuisement des combustibles fossiles de plus en plus répandue qui a entraîné un mouvement naturel vers l'économie d'énergie et de forts encouragements pour utiliser de nouvelles énergies renouvelables, adopter de meilleures pratiques de conservation de l'énergie, développer et faire progresser des normes, des processus et des technologies à haut rendement énergétique.

Les conditions environnementales qui se dégradent de plus en plus, ont fait naître un fort sentiment d'incertitude concernant l'avenir de l'approvisionnement en énergie et conduit à une recherche mondiale d'économie d'énergie. Sur ce sujet se trouvent au premier plan les industries dont les activités contribuent de façon substantielle à l'ensemble de la consommation d'énergie en raison de leurs besoins constants mais tout autant cruciaux en énergie. La dépendance des entreprises actuelles en termes d'alimentation fiable représente une pression les menant à chercher des moyens de diminuer leur consommation d'énergie tout en évitant par-dessus tout de mettre en péril la continuité de leur activité.

Là où le temps de disponibilité est d'une importance capitale pour nombre de ces sociétés leaders dans le monde, la présence d'une ASI (Alimentation Sans Interruption) est une condition préalable indispensable pour une infrastructure capable de fournir une protection et une conservation de charge maximales. Les ASI fournissent une alimentation sans interruption aux systèmes électroniques tels que des réseaux et des serveurs informatiques, des systèmes de gestion de site et des systèmes de sécurité. Ils protègent également contre les coupures de courant qui peuvent potentiellement entraîner un arrêt des activités, une perte d'informations, de productivité et de bénéfices pour les entreprises.

En outre, les ASI fournissent une alimentation propre à la charge, garantissant que la faible qualité de l'approvisionnement du réseau public d'électricité est minimisée ou totalement éliminée afin d'éviter toute perturbation en aval. Ainsi, la préservation de la qualité d'alimentation et la recherche du rendement énergétique maximal sont destinées à devenir les futurs éléments de référence d'une nouvelle génération d'ASI :

Une fiabilité exceptionnelle associée à un rendement énergétique maximal pour une disponibilité de 100 %.
On considère que le rendement énergétique d'une ASI est le rapport de la puissance d'entrée de l'ASI sur la puissance de sortie de l'ASI alimentant la charge. À chaque fois que le courant passe à travers des composants internes d'une ASI, une certaine quantité d'énergie est dissipée sous forme de chaleur, ce qui représente des pertes d'énergie. De l'énergie supplémentaire est aussi consommée lorsque l'air conditionné fonctionne pour maintenir l'installation à température ambiante idéale. Tandis qu'une certaine quantité de pertes d'énergie est inévitable, il est évident que la réduction de la consommation des ASI et l'amélioration résultante de son rendement vont contribuer de manière significative à la diminution du gaspillage d'énergie excessive, et par conséquent à l'optimisation de l'ensemble des économies de coûts de fonctionnement sur la facture d'énergie.
 
Les économies effectuées 24 heures sur 24 et 365 jours par an sur une période de cinq ans non seulement reviendraient au coût d'achat d'une ASI, mais cela contribuerait aussi activement à réduire les émissions de CO² et autres émissions participant au réchauffement global, ce qui assurerait l'impact environnemental le plus faible pour la solution de protection d'alimentation choisie.

Une étude de cas avec un datacenter

Les datacenters dépendent d'ASI pour conditionner l'alimentation et éliminer les coupures, affaiblissements, crêtes, et autres écarts par rapport à une alimentation propre et en phase de manière à assurer la continuité et la sécurité du réseau dans lesquels ils opèrent.

Mais où va donc l'énergie? Avant d'atteindre le rack d'équipement informatique, l'électricité est d'abord fournie à l'ASI, dans laquelle elle passe par les composants internes et est traitée avant de quitter l'ASI pour alimenter directement le centre de données. L'électricité consommée dans cette chaîne d'alimentation représente une part substantielle de l'ensemble de l'énergie utilisée pour alimenter un centre de données.

Dans une installation typique d'un datacenter, les conditions du réseau et les caractéristiques électriques de la charge varient principalement en fonction du trafic, résultant en variations de puissance et présentant alors des conditions de charge électrique différentes devant être protégées par l'ASI. Dans l'environnement électrique donné, l'ASI influe sur la distribution en amont via le facteur de puissance en entrée (PF) et le THDi (distorsion harmonique totale du courant) en entrée. Ces caractéristiques électriques varient de façon significative, respectivement entre 0,8 et 0,9 et entre 6 % et 20 % pour le PF et le THDi, selon les fluctuations de la charge, causant ainsi des problèmes d'harmoniques et de courant réactif, nécessitant de ce fait différents niveaux de conditionnement.

L'ASI joue un rôle fondamental en conditionnant le courant tiré par la charge car cela contribue à éviter que le courant réactif et les harmoniques n'atteignent les sources d'alimentation et ne causent potentiellement des problèmes au niveau de l'équipement en amont et sur tout le réseau électrique, avec par ex. une surchauffe du transformateur, un vieillissement accéléré des composants, la nécessité de surdimensionner les câbles et les coûts d'installation et de fonctionnement plus élevés.

Aujourd'hui, les ASI standards communément utilisées dans les datacenters garantissent la qualité élevée de l'alimentation et le conditionnement en fonctionnant en mode double conversion. Le mode double conversion convertit la puissance CA (puissance d'entrée) en CC et la puissance CC en CA (puissance de sortie), fournissant une forme d'onde parfaite en sortie quelle que soit la qualité en entrée. L'inconvénient du fonctionnement continu en mode double conversion, par ex. même lorsque les perturbations sont minimes, est la dissipation d'énergie excessive élevée et largement inutile. La solution de conditionnement de puissance idéale pour des installations de datacenters serait donc une solution capable de conditionner intuitivement le courant et les harmoniques en utilisant le moins d'énergie possible.


Conclusion

Cherchant à sécuriser tous les équipements et processus à mission critique, nous pouvons conclure que jusqu'à présent nous pourrions choisir entre deux technologies principales : la technologie standard existante et la meilleure technologie existante avec mode DIM. Chacune de ces deux technologies largement acceptées a des avantages et des inconvénients en termes de rendement énergétique.

Lorsque l'ASI standard fonctionne en mode double conversion, elle fournit une protection de charge optimale dans toutes les situations, qu'il s'agisse d'une faible variation de tension ou d'une grosse défaillance de puissance. Dans les deux cas, l'énergie dissipée par l'ASI est la même. La question est alors de savoir s'il serait possible d'avoir une ASI capable de s'adapter individuellement aux deux conditions opposées du réseau en utilisant moins d'énergie, c'est-à-dire en minimisant la dissipation d'énergie pendant des événements de type faible variation de tension ?
La principale limite de l'ASI disposant de la meilleure technologie sans transformateur est que lorsqu'elle fonctionne en mode DIM, l'ASI n'est capable de fournir aucun type de conditionnement, même en cas de perturbations minimes. De plus, l'onduleur est inutilisable pour conditionner les harmoniques ou compenser les variations de tension, obligeant à passer en mode double conversion (double conversion intelligente) afin de conditionner la charge. Cela entraîne alors une dissipation d'énergie très élevée.

Les perturbations les plus fréquentes sur le réseau ne sont pas des pannes de secteur totales, mais principalement des valeurs légèrement hors tolérance ou des variations du réseau. Ainsi, pour une ASI fonctionnant avec la meilleure technologie et le mode DIM, la nécessité de passer du mode de double conversion au contrôle maximal de puissance interviendrait très souvent.

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