تحول در فناوری منابع تغذیه بدون وقفه

مقدمه

منابع تغذیه بدون وقفه (UPS ها) بخشی از فناوری بسیاز ضروری در هر جایی است که تجهیزات حساس یا حیاتی نیاز به برق ثابت و تمیز دارند، از امکانات پزشکی و مراکز داده گرفته تا سیستم‌های پردازش اضطراری و صنعتی.

در حالی که که تاریخچه یو پی اس ها تا حدودی در هاله ای از ابهام قرار دارد، بدون تاریخ مشخصی برای اختراع و هیچ مخترعی که بتواند آن را ادعا کند، آنها از سال ۱۹۶۲ در کارخانه Eaton در فنلاند ساخته شده اند. از آن زمان، آنها راه طولانی را با Eaton طی کرده اند. این شرکت به تنهایی بیش از ۲۰۰ نوآوری ثبت شده مربوط به برق پشتیبان و فناوری تبدیل برق ایجاد کرد. و به لطف پیشرفت های اخیر، یو پی اس ها هم اکنون می توانند نقش تعیین کننده ای در انتقال انرژی ایفا کنند.

یو پی اس یک دستگاه الکترونیکی برقی با یک باتری در هسته آن است که دو عملکرد اساسی دارد: پشتیبان گیری و تمیز کردن منبع تغذیه. بنابراین به عنوان نوعی بیمه برای بارهای الکتریکی عمل می کند و آن را به یک جزء حیاتی در تضمین تداوم کسب و کار تبدیل می کند.

در صورت خاموشی کوتاه، یک یو پی اس از تجهیزات حیاتی با ادامه تامین برق از باتری ها، معمولاً به مدت ۵ تا ۳۰ دقیقه، محافظت می کند، در نتیجه شکاف را تا زمانی که یک ژنراتور شروع به کار کند، پر می کند. و در طول قطعی برق طولانی‌تر، امکان خاموشی‌های مناسب را برای جلوگیری از آسیب یا از دست دادن داده‌ها فراهم می‌کند.

اما حتی زمانی که برق در دسترس باشد، کیفیت پایین آن ممکن است تجهیزات را از طریق نوسانات ولتاژ، کاهش و گذرا، به ویژه در مورد دستگاه‌های کوچک‌تر و حساس‌تر امروزی تهدید کند. یک UPS از عملکرد این دستگاه ها با “صاف کردن” ولتاژ ارائه شده توسط شبکه محافظت می کند.

 

پیشرفت های اخیر در فناوری UPS

در حالی که اولین دستگاه‌های این چنینی آنالوگ بودند و تنها چند کیلووات ظرفیت داشتند، یو پی اس‌های مدرن با پردازنده‌های سیگنال دیجیتال می‌توانند حجم زیادی از داده‌ها را مدیریت کنند، که امکان عملکرد و کنترل بسیار پیشرفته‌تر را همراه با چندین مگاوات توان فراهم می‌کند.

به موازات آن، راندمان UPS بهبود یافته است، با کاهش تلفات برق از حدود ۲۰٪ در ۳۰ سال پیش به ۳٪ در حال حاضر و استفاده از طرح های کوچکتر بدون ترانسفورماتور که به مواد اولیه کمتری نیاز دارند. علاوه بر این، جدیدترین مدل‌ها از سوئیچینگ سریع‌تر، الکترونیک قدرت پیشرفته‌تر و خنک‌سازی کارآمدتر بهره می‌برند – که همه اینها ملاحظات مهمی در مواجهه با افزایش هزینه‌های انرژی و سرمایش و حرکت به سمت کربن‌زدایی هستند.

این پیشرفت‌ها با هم، تنظیمات ماژولار را فعال کرده‌اند که مقیاس‌پذیری و نگهداری آسان را ارائه می‌کنند – تنها کاری که برای افزایش ظرفیت باید انجام شود، افزودن یک ماژول دیگر است، و حتی می‌توان ماژول‌های جداگانه را در حالی که بقیه آنلاین باقی می‌مانند، سرویس کرد. در نتیجه، جدیدترین یو پی اس ها قابلیت اطمینان، در دسترس بودن و انعطاف پذیری بیشتری را با هزینه کمتر ارائه می دهند.

و در حالی که یو پی اس ها به طور سنتی به باتری های سرب اسیدی متکی بودند، این باتری ها اکنون با باتری های لیتیوم یونی تکمیل می شوند که کوچکتر، سبک تر و مناسب تر برای پر کردن دوره های طولانی تر بدون برق هستند. به اینها توسعه ابرخازن‌ها را اضافه کنید که به خودی خود باتری نیستند، اما می‌توانند مقادیر زیادی الکتریسیته را ذخیره کرده و به سرعت تخلیه کنند، و ویژگی‌های کاملاً جدیدی ممکن می‌شود.

 

شبکه های هوشمندتر به لطف UPS ها

به عبارت دیگر، نقش فناوری UPS در حال حرکت از حفاظت از بارهای بحرانی به حفاظت از شبکه به طور کلی است. آخرین نسل یو پی اس ها، مانند سیستم EnergyAware Eaton، تعاملی با شبکه هستند، به این معنی که می توانند جریان های انرژی دو طرفه را به جای یک طرفه کنترل کنند: این یو پی اس های هوشمند به جای صرف انرژی، می توانند انرژی اضافی را به شبکه برگردانند. بدون هیچ گونه وقفه و خطری برای عملیات آنها.

از یک طرف، این کار اصلاح پیک کوتاه‌مدت و بلندمدت برای کاهش بار روی شبکه را تسهیل می‌کند و از سوی دیگر، از گسترش انرژی‌های تجدیدپذیر پشتیبانی می‌کند، که در معرض نوسانات بیشتری نسبت به منابع انرژی فسیلی معمولی هستند. با فعال کردن تثبیت شبکه، مدیریت توان محلی بیشتر و کنترل پیشرفته جریان های انرژی، یو پی اس های مدرن می توانند سهم مهمی در انتقال انرژی داشته باشند.

پیشرفت‌های بیشتر، کمتر در مورد بهبود کارایی UPS خواهد بود، بلکه در مورد چگونگی کنترل، ذخیره و استفاده از منابع انرژی مختلف به نفع پایداری است. به عنوان مثال، اگر برق ذخیره شده در UPS یک مرکز داده ۱۰۰٪ از انرژی های تجدید پذیر باشد، تلفات برق ۳٪ هیچ انتشار اضافی ایجاد نمی کند و تأثیر کمتری بر پایداری دارد.

 

چالش های آینده

بنابراین، به طور فزاینده‌ای، تمرکز بر انتشارات چرخه عمر از موارد ناشی از عملکرد UPS به پایداری فرآیندهای سازنده تغییر می‌کند. این رویکرد که به عنوان گهواره تا دروازه نیز شناخته می شود، بر ردپای کربن یک محصول از شروع تولید تا لحظه فروش آن تاکید می کند. بنابراین، برای مشتریان، مهم‌تر می‌شود که چه منابع و چه تعدادی از آن برای ساخت یک یو پی اس، از جمله نوع و میزان انرژی مصرف شده در طول تولید، استفاده می‌شود.

با نزدیک شدن یو پی اس ها به محدودیت های ممکن از نظر افزایش بهره وری، اکنون توجه به جنبه های دیگری مانند منبع برق ژنراتورهای پشتیبان، که هنوز اغلب سوخت دیزل یا گاز است، مورد توجه قرار گرفته است، که هیچ کدام ایده آل نیستند.

در بحث پیرامون خدماتی که یو پی اس ها می توانند برای شبکه انجام دهند، مهم است که هدف اصلی آنها، یعنی ارائه برق پاک و بدون وقفه به تجهیزات حیاتی را فراموش نکنیم. همانطور که گفته شد، یو پی اس های آینده با عمل کردن به عنوان یک بلوک ساختاری اساسی در گذار به سمت صفر خالص، بسیار بیشتر از اکنون موثر خواهند بود.

 

* اصطلاح صفر خالص به معنای دستیابی به تعادل بین کربن منتشر شده در جو و کربن خارج شده از آن است. این تعادل – یا صفر خالص – زمانی اتفاق می افتد که مقدار کربنی که به اتمسفر اضافه می کنیم بیشتر از مقدار حذف شده نباشد.

 

برای مشاهده منبع مقاله کلیک کنید