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¿Es la corriente continua la bala anti-eficiencia del centro de datos?

La CC promete mejorar la eficiencia energética del centro de datos, pero los departamentos de TI podrían rechazar los costos iníciales de hardware.

La gran mayoría de los componentes eléctricos en un centro de datos operan en baja tensión de corriente continua - chips, resistencias, condensadores, etc. Sin embargo, insistimos en la incorporación de energía de alto voltaje de corriente alterna monofásica y trifásica, que tiene que pasar a través de transformadores por fases hasta el voltaje deseado. Cada transformación implica una pérdida de energía, hasta los más modernos transformadores generalmente no son mejores que el 98% de eficiencia.

Considere la vía de distribución de corriente a su centro de datos y luego dentro de ella. En primer lugar, la energía generada en la estación de alimentación debe ser elevada a una alta tensión adecuada para la transmisión. Lo siguiente es la subestación, donde se disminuirá hasta una tensión de distribución. Puede haber dos pasos involucrados, después de los cuales se llegará al centro de datos en sí, en 450V trifásica o un suministro 110/220/240V monofásica. A partir de aquí, debe ser reducida los principales voltajes de 12V, 5V, 3.3V y 1.5V de corriente continua que son utilizados por los componentes de TI. Esto muestra una trayectoria recta de alrededor de cuatro transformaciones - o una eficiencia global de alrededor de 92%.

El 8% de la energía generada se ha perdido simplemente a través de los transformadores, y esto sólo en caso de los transformadores con 98% de eficiencia. Y, en realidad, es mucho peor que eso.

La distribución de potencia dentro del centro de datos tiende a ser de una sola fase de corriente alterna (AC). Cada elemento del equipo de TI tiene un transformador principal en su interior con salidas multitensión, muchos transformadores internos más proporcionan los voltajes requeridos por los componentes específicos. Sin embargo, los transformadores de mayor capacidad tienden a ser más eficaces que los más pequeños, por lo que estos mini-transformadores sólo pueden lograr 95% de eficiencia. Si este es el caso y los seis pasos de la transformación están involucrados, entonces, más de un cuarto de la energía generada se pierde en la transformación.

Por lo tanto, sin duda es una buena práctica utilizar energía de corriente directa (DC) a través de tantas áreas como sea posible, evitando la necesidad de transformadores adicionales en los equipos del centro de datos. Sin embargo, una serie de cuestiones que deben tenerse en cuenta para ver si esto es realmente posible.

Obstáculos a librar antes de utilizar alimentación de CC

En primer lugar, a un nivel de potencia de transmisión, CC es altamente ineficiente. A través de las leyes de la física, para obtener una determinada cantidad de energía bajando (en vatios) es igual a una línea de tensión (en voltios) multiplicada por la corriente (en amperios). La alta tensión de transmisión en los cientos de miles de kilovoltios (kVA) se utiliza para reducir la corriente. Esto es importante, ya que las pérdidas resistivas están vinculadas a la actual. De corriente continua o de corriente alterna se puede utilizar con tensiones elevadas para transmisión de energía, pero la CA ha sido la opción principal hasta la fecha. Tratando de eliminar las pérdidas de transformación para la etapa de transmisión es poco probable que sea viable. Es más o menos lo mismo a nivel de distribución, cambiar la infraestructura existente de CA a CC no va a ser fácil, y aún habría necesidad de utilizar la alta tensión de CC, por lo que el proceso de transformación sigue siendo necesario.

Quienes abogan por los centros de datos de CC apuntan a la industria de las telecomunicaciones, cuyas instalaciones han estado usando CC durante un largo tiempo. Sin embargo, hay muchas razones detrás de esto. Una industria completa se construyó en torno a la provisión de equipos de CC, y había menos necesidad de tensiones continuas múltiples dentro de una antigua instalación de telecomunicaciones. Por lo tanto, la distribución de energía dentro de dicha instalación podría llevarse a cabo utilizando transformadores incorporados en la planta de la instalación y, a continuación grandes barras colectoras de cobre podrían permitir la distribución de alimentación de CC. Además, en los 80’s y los 90’s, a pesar de que las variaciones en los precios del petróleo causaron cierta incertidumbre en los precios de la energía, la capacidad de generación principal seguía siendo relativamente barata y disponible a través de carbón. La eficiencia energética no fue el tema central que es hoy.

El problema principal para un centro de datos alimentado por CC es que el equipo no está aun ampliamente disponible. Aunque los componentes son de CC, los vendedores tienen que centrarse en el mercado de masas y construir un equipo que utilice CA como su principal insumo. Algunos fabricantes hacen versiones de CC de su equipo, pero son aumentados en precio.

Con los costos adicionales de equipamiento de una instalación con transformadores de potencia de CC, los sistemas de distribución de CC y sistemas de gestión, el uso de servidores, almacenamiento y sistemas de red que realizan lo mismo que las variantes de CA, pero a un precio más alto simplemente no tiene sentido. Es mejor seguir a la multitud y utilizar el menor costo estandarizado, los sistemas basados ​​en CA.

Hacer posible un centro de datos con CC

Sin embargo, existen dos grandes esperanzas para el centro de datos de CC. Una de ellas es la modularización. En sistemas como el UCS de Cisco, vStart de Dell, PureSystems de IBM y otros que emergen, estos "bloques" preconfigurados se pueden cablear internamente de cualquier manera que los proveedores de ese. Tiene sentido que el proveedor retire los componentes innecesarios y puedan ser removidas las múltiples etapas de transformación durante la fase de diseño y construcción.

De la misma manera que los sistemas de refrigeración se están moviendo desde la instalación hacia el módulo con sistemas de refrigeración en el bastidor, se hace mucho más probable que la administración de energía se desplace desde la instalación hacia el módulo, así, con la distribución de energía en instalaciones en torno al suministro de CA monofásica a donde más se necesita.

La segunda esperanza es la creciente prevalencia de la computación en Nube. Para un proveedor de Nube, con docenas a cientos de miles de servidores, enorme escala de infraestructura de almacenamiento y una estructura compleja de red, la compra de CC desde el principio podría crear un periodo de recuperación viable.

Una decisión estratégica para moverse a una infraestructura de CC es probable que termine siendo caro y obligue a la organización a depender de ciertos tipos de hardware. Sin embargo, los vendedores impulsarán una dirección más eficiente de energía a través de la optimización del uso de CC dentro de sus propios sistemas.

ABOUT THE AUTHOR: Clive Longbottom es Co-fundador y Director de Servicio de Quocirca y ha sido analista de la industria TIC por más de 15 años. Entrenado como Ingeniero Químico, trabajó en medicamentos contra el cáncer, catalizadores de automóviles y pilas de combustible antes de pasar a TI. Ha trabajado en muchos proyectos de automatización de oficinas, así como de Control de Sustancias Peligrosas para la Salud,gestión de documentos, y proyectos de gestión del conocimiento.

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