In der sich rasant entwickelnden Technologielandschaft von heute stehen Rechenzentrumsbetreiber vor der doppelten Herausforderung, hohe Rechenleistung zu erzielen und gleichzeitig Klimaneutralität zu gewährleisten. Dieser Balanceakt hat Forscher im Bereich der Rechenzentrumsinfrastruktur dazu veranlasst, sich auf das dynamische Zusammenspiel von USV-Systemen (unterbrechungsfreie Stromversorgung) und Lithiumbatterien zu konzentrieren. Durch die lange Lebensdauer von Lithiumbatterien können Rechenzentren effektiv Lastspitzen kaschieren und Lastschwankungen ausgleichen. Dieser Ansatz ermöglicht nicht nur Einsparungen bei den Betriebskosten durch optimierte Stromtarife, sondern trägt auch zur Lastverteilung durch Energiespeicherung bei.
Der Wert von USV-Anlagen und Lithium-Batteriespeichern
In Städten mit erheblichen Preisunterschieden zwischen Spitzen- und Nebenzeiten kann die Kombination aus USV und Lithium-Batteriespeicher zu beträchtlichen Betriebskosteneinsparungen für Rechenzentren führen. Wird dieses System zusätzlich durch erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Solarenergie ergänzt, werden die Vorteile für die Energieeinsparung noch deutlicher. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen bietet diese Lösung noch weitere Vorteile:
- **Reduzierte Spitzenlast im Stromnetz**: Dies trägt zum sicheren Betrieb des Stromnetzes bei.
- **Maximale Auslastung der vorhandenen Anlagen**: Durch die Verbesserung der Anlageneffizienz können die Systeme mit höheren Auslastungsgraden betrieben werden.
- **Rechtzeitige Überwachung der Batterieleistung**: Dies hilft, Anomalien während der Entladung zu vermeiden.
Detaillierten Berechnungen zufolge amortisiert sich die Investition in eine USV-Anlage mit Lithium-Batteriespeicher bereits nach 3 bis 6 Jahren. Angesichts der nationalen Politik zur Förderung eines ausgewogenen Stromverbrauchs und der schrittweisen Angleichung der Strompreise an die Schwachlastzeiten lassen sich langfristig erhebliche Stromeinsparungen erzielen, was den wirtschaftlichen Wert der Lösung zusätzlich steigert.
Produktauswahlkriterien für USV-Anlagen und Lithium-Batteriespeicher
Für eine effektive Umsetzung von Energiespeichermodellen müssen USV-Systeme folgende Konstruktionsanforderungen erfüllen:
1. Die Energiespeicherfunktion sollte die normale Entladung der Batterie nicht beeinträchtigen.
2. Das System sollte die Konfiguration von Start- und Stoppzeiten des Ladevorgangs, des Ladestroms sowie Start- und Stoppzeiten des Entladevorgangs unterstützen.
3. Es muss die Möglichkeit bieten, einen Entladestromgrenzwert festzulegen, wobei ein unzureichender Strom durch den Gleichrichter oder den Bypass abgeleitet werden kann.
Für Lithium-Batteriesysteme gelten folgende Anforderungen:
1. Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher.
2. Die Entladung muss gestoppt werden, sobald entweder die Entladestoppzeit oder der Unterspannungsschutz der Batterie erreicht ist.
3. Die Backup-Zeit sollte nicht weniger als 1 Stunde betragen.
Fallstudie: Das Rechenzentrumsprojekt von GREEN POWER in Jiangsu
Ein beispielhaftes Beispiel ist das Rechenzentrumsprojekt von GREEN POWER in Jiangsu mit einer Lastkapazität von 300 kW, das Lithium-Eisenphosphat-Batterien in seinem Stromversorgungssystem nutzt. Der Kunde forderte eine Notstromversorgung von 15 Minuten sowie Funktionen zur Spitzenlastkappung und Lastlückenfüllung.
Lokale Strompreise in Spitzen- und Talzeiten
- **Spitzenwert**: 1,2081 RMB/kWh (8:00-11:00 Uhr, 17:00-22:00 Uhr)
- **Normalpreis**: 0,7226 RMB/kWh (11:00-17:00 Uhr, 22:00-24:00 Uhr)
- **Tal**: 0,3265 RMB/kWh (0:00-8:00)
Konfigurationsüberlegungen
Zu den wichtigsten Konfigurationsfaktoren gehören:
**Preisdifferenz zwischen Peak- und Valley-Zeitraum:** 1,2081 - 0,3265 = 0,8861 RMB/kWh
**Preisdifferenz zwischen Spitzen- und Normalpreis:** 1,2081 - 0,7226 = 0,4855 RMB/kWh
**Preisdifferenz zwischen regulärem und Talpreis:** 0,7226 - 0,3265 = 0,3961 RMB/kWh
- **Spitzen- und Talzeit**: jeweils 8 Stunden (maximale Entladezeit von 8 Stunden; die Batterien müssen innerhalb dieses Zeitraums vollständig aufgeladen werden).
- **Anzahl der Akkus**: Aus Sicherheitsgründen auf maximal 6 Akkus beschränkt (Gesamtkapazität darf 1200 Ah nicht überschreiten).
- **Ladestrom**: Muss für eine vollständige Ladung ausreichen.
- **Entladetiefe**: Für Notstromversorgung und Batteriegesundheit (150 kW benötigen etwa 200 Ah für eine 15-minütige Notstromversorgung).
Folglich darf die Speicherkapazität der Lithiumbatterie 960 Ah nicht überschreiten, und die Gesamtkapazität muss mindestens der Speicherkapazität plus 200 Ah entsprechen.
Die Lösung von GREEN POWER
Die Lösung von GREEN POWER umfasst vier ESSO 215K Commercial Energy Storage Systemserien USV-Systeme, 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. Es ist mit fünf 512-V-Lithium-Eisenphosphat-Batterien mit je 200 Ah Kapazität zur Lastspitzenabdeckung und -füllung kombiniert, sodass die Konfiguration insgesamt aus sechs Akkupacks besteht. Basierend auf einem Entladegrad von 78 % und einer Zyklenlebensdauer von 5000 Zyklen ergeben sich folgende Vorteile:
- Der tägliche Umsatz einer USV im Speichermodus beträgt ungefähr 400 RMB, was zu einem monatlichen Umsatz von rund 12.000 RMB führt.
Unter Ausschluss des Austauschs von Blei-Säure-Batterien, bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von Lithium-Batterien von 13,7 Jahren, könnte der Nettoertrag nach Abzug der Investitionskosten etwa 1 Million RMB erreichen.
- Wenn Blei-Säure-Batterien ersetzt würden, könnte die Reduzierung von zwei Batteriewechseln innerhalb von 13,7 Jahren den Gesamtertrag 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 als Standardlösung für die Energiespeicherung in USV-Anlagen etabliert. Die USV- und Lithiumbatterie-Speicherlösung von GREEN POWER mit ihren offensichtlichen Vorteilen ist auf dem besten Weg, einen neuen Trend bei Energiesparstrategien für Rechenzentren zu setzen. Durch den Einsatz dieser innovativen Technologien können Rechenzentren hohe Rechenleistung und Klimaneutralität erreichen und so den Weg für eine nachhaltigere Zukunft ebnen.
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Veröffentlichungsdatum: 26. Oktober 2024
