In der heutigen, sich rasant entwickelnden Technologielandschaft stehen Eigentümer und Betreiber von Rechenzentren vor der doppelten Herausforderung, hohe Rechenleistung zu erreichen und gleichzeitig CO2-Neutralität zu wahren. Dieser Spagat hat Forscher im Bereich der Rechenzentrumsinfrastruktur dazu veranlasst, sich auf die dynamische Kombination von USV-Systemen (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) und Lithiumbatterien zu konzentrieren. Durch die Nutzung der langen Lebensdauer von Lithiumbatterien können Rechenzentren Strategien zur Lastspitzenkappung und Lasttalfüllung effektiv umsetzen. Dieser Ansatz ermöglicht nicht nur Einsparungen bei den Betriebskosten durch optimierte Strompreise, sondern trägt auch zum Lastausgleich durch Energiespeicherung bei.
Der Wert von USV- und Lithiumbatteriespeichern
In Städten mit erheblichen Preisunterschieden zwischen Spitzen- und Schwachlaststrom kann die Kombination aus USV und Lithium-Batteriespeichern zu erheblichen Betriebskosteneinsparungen für Rechenzentren führen. Ergänzt man dieses System zusätzlich durch erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne, werden die Vorteile der Ökostromeinsparungen noch deutlicher. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen bietet diese Lösung weitere Vorteile:
- **Reduzierte Spitzenlast im Netz**: Dies trägt zum sicheren Betrieb des Stromnetzes bei.
- **Maximale Nutzung vorhandener Geräte**: Durch die Verbesserung der Geräteeffizienz können Systeme mit höheren Auslastungsfaktoren betrieben werden.
- **Rechtzeitige Überwachung der Batterieleistung**: Dies hilft, Anomalien während der Entladung zu vermeiden.
Detaillierten Berechnungen zufolge können sich die Investitionskosten für eine USV- und Lithium-Batteriespeicherlösung bereits nach drei bis sechs Jahren amortisieren. Angesichts der nationalen Politik, die einen ausgewogenen Stromverbrauch fördert und die Preisdifferenz zwischen Spitzen- und Nebenzeiten schrittweise vergrößert, können langfristig erhebliche Stromeinsparungen erzielt werden, was den wirtschaftlichen Wert erhöht.
Produktauswahlkriterien für USV- und Lithium-Batteriespeicher
Um Energiespeichermodelle effektiv implementieren zu können, müssen USV-Systeme die folgenden Designanforderungen erfüllen:
1. Die Energiespeicherfunktion sollte die normale Entladung der Batterie nicht beeinträchtigen.
2. Das System sollte die Konfiguration von Ladestart- und -stoppzeiten, Ladestrom sowie Entladestart- und -stoppzeiten unterstützen.
3. Es muss die Einstellung einer Entladestrombegrenzung ermöglichen, falls der Gleichrichter oder Bypass nicht genügend Strom liefert.
Zu den Anforderungen für Lithiumbatteriesysteme gehören:
1. Verwendung von Lithiumbatterien als Energiespeicher.
2. Die Entladung muss beendet werden, wenn entweder die Entladestoppzeit oder der Unterspannungsschutzpunkt der Batterie erreicht wird.
3. Die Sicherungszeit sollte nicht weniger als 1 Stunde betragen.
Fallstudie: Rechenzentrumsprojekt von GREEN POWER in Jiangsu
Ein Beispiel hierfür ist das Rechenzentrumsprojekt von GREEN POWER in Jiangsu mit einer Ladekapazität von 300 kW, das Lithium-Eisenphosphat-Batterien in seinem Stromversorgungssystem nutzt. Der Kunde benötigte eine Überbrückungszeit von 15 Minuten und gleichzeitig die Implementierung von Funktionen zur Spitzenlastkappung und Talauffüllung.
Lokale Strompreise zu Spitzen- und Talzeiten
- **Spitzen**: 1,2081 RMB/kWh (8:00-11:00, 17:00-22:00)
- **Regulär**: 0,7226 RMB/kWh (11:00-17:00, 22:00-24:00)
- **Tal**: 0,3265 RMB/kWh (0:00-8:00)
Konfigurationsüberlegungen
Zu den wichtigsten Faktoren für die Konfiguration gehören:
- **Spitzen-Tal-Preisunterschied**: 1,2081 - 0,3265 = 0,8861 RMB/kWh
- **Spitzen-Normalpreisdifferenz**: 1,2081 - 0,7226 = 0,4855 RMB/kWh
- **Unterschied zwischen regulärem und Talpreis**: 0,7226 - 0,3265 = 0,3961 RMB/kWh
- **Spitzen- und Taldauer**: jeweils 8 Stunden (maximale Entladezeit von 8 Stunden; Batterien müssen innerhalb dieser Zeit vollständig aufgeladen werden).
- **Anzahl der Batteriepacks**: Aus Sicherheitsgründen auf maximal 6 Packs begrenzt (Gesamtkapazität nicht mehr als 1200 AH).
- **Ladestrom**: Muss zum vollständigen Laden ausreichen.
- **Entladetiefe**: Für Notstrom und Batteriezustand (150 kW erfordern ungefähr 200 AH für eine 15-minütige Sicherung).
Daher sollte die Speicherkapazität der Lithiumbatterie 960 Ah nicht überschreiten und die Gesamtkapazität darf nicht geringer sein als die Speicherkapazität plus 200 Ah.
Die Lösung von GREEN POWER
Die Lösung von GREEN POWER umfasst vier USV-Systeme der Serie ESSO 215K Commercial Energy Storage Systems, die in einem 4N-Stromversorgungssystem konfiguriert sind.Das kommerzielle Energiespeichersystem ESSO 215K liefert einen maximalen Ladestrom von 120 A und kann 960 Ah in 8 Stunden laden. Das System ist mit fünf 512 V 200 Ah Lithium-Eisenphosphat-Batterien zur Spitzenlastkappung und zur Talfüllung gekoppelt, was eine Gesamtkonfiguration von sechs Akkus ergibt. Basierend auf einer Entladetiefe von 78 % und einer Zyklenlebensdauer von 5000 Zyklen ergeben sich folgende Vorteile:
- Der Tagesumsatz einer USV im Lagermodus beträgt etwa 400 RMB, was zu einem Monatsumsatz von etwa 12.000 RMB führt.
- Ohne den Austausch von Blei-Säure-Batterien und einer durchschnittlichen Lebensdauer von Lithium-Batterien von 13,7 Jahren könnte der Nettoerlös nach Abzug der Investitionskosten etwa 1 Million RMB erreichen.
- Beim Austausch von Blei-Säure-Batterien könnte die Reduzierung auf zwei Austauschvorgänge innerhalb von 13,7 Jahren den Gesamtumsatz auf etwa 1,26 Millionen RMB steigern.
Fazit: Die Zukunft der Energiespeicherung in Rechenzentren
Aufgrund ihrer langen Lebensdauer, hohen Energiedichte und Umweltfreundlichkeit haben sich Lithiumbatterien zur gängigen Wahl für die Energiespeicherung in USV-Anlagen entwickelt. Die USV- und Lithiumbatterie-Speicherlösung von GREEN POWER mit ihren klaren Vorteilen dürfte ein neuer Trend in der Energiesparstrategie von Rechenzentren werden. Durch den Einsatz dieser innovativen Technologien können Rechenzentren effektiv hohe Rechenleistung und CO2-Neutralität erreichen und so den Weg für eine nachhaltigere Zukunft ebnen.
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Veröffentlichungszeit: 26. Oktober 2024
