Volver

Aplicación de generadores de motores de gas natural a centros de datos de hiperescala

Los centros de datos modernos han crecido hasta llegar a ser tan grandes como las instalaciones a escala industrial. La mayoría de las veces son percibidos y tratados como tales por las autoridades, así como por los medios de comunicación y las comunidades locales. Esto se refleja en todas las áreas del diseño y operación del centro de datos , que tienen un impacto en la huella ambiental de las instalaciones, más notablemente en la utilización de energía y la generación de energía en el sitio. El impacto medioambiental resultante del consumo de energía suele reducirse cambiando a acuerdos de compra de energía renovable . Al mismo tiempo, también existe una tendencia en evolución para eliminar las emisiones locales reemplazando los generadores diesel de respaldo con tecnologías alternativas.

La tecnología de motores de gas de velocidad media como alternativa a las soluciones convencionales

Los generadores de motores de gas de velocidad media representan una de las tecnologías alternativas más probadas. El término "velocidad media" en este contexto se refiere a motores alternativos con una velocidad nominal del eje de entre 400 y 1200 rpm. La tecnología de motores de velocidad media se utiliza generalmente en aplicaciones de servicio pesado para carga base y operación intermitente, por ejemplo, en centrales eléctricas de motores y barcos. El beneficio de la tecnología de motores de gas en comparación con los motores diesel es el uso de un combustible inherentemente más limpio. Además, la velocidad del eje más baja ofrece una eficiencia considerablemente mayor (alcanzando hasta un 46%) que la que se puede lograr con los motores diesel típicos de alta velocidad utilizados como energía de respaldo. De hecho, la tecnología de motor alternativo es la tecnología de motor de combustión de ciclo simple más eficaz disponible en la actualidad.

WP 286: Aplicación de generadores de motores de gas natural a un centro de datos de hiperescala

Entonces, ¿por qué no se ha aplicado antes tal tecnología? En el pasado, la tecnología de motores de gas, a diferencia de la tecnología de motores diesel, estaba cargada con capacidades dinámicas más bajas para un arranque y carga rápidos. Con los motores diésel, los transitorios de carga se pueden resolver sobredosificando el motor con combustible, cuyo inconveniente es una espesa columna de humo negro debido a la mezcla de aire y combustible no óptima. Este mismo enfoque no es posible con los motores de gas, ya que si la relación aire-combustible en el cilindro es demasiado baja, puede conducir a la formación de una mezcla explosiva en el conducto de escape. Sin embargo, con los motores de gas modernos, este problema se ha superado con la ayuda del control de combustión y encendido de combustible específico del cilindro.

Otro desafío ha sido el requisito de la industria para el almacenamiento de combustible en el sitio, que anteriormente no había sido posible o factible para las tecnologías basadas en gas. Sin embargo, la producción y la utilización generalizada de tecnologías de gas natural licuado (GNL), como los tanques bala de GNL o las unidades de gasificación y licuefacción, han superado este inconveniente. Hoy en día, las aplicaciones de GNL son comunes tanto para aplicaciones marinas como terrestres y se pueden encontrar igualmente bien en un depósito de combustible de autobús como en un ferry de pasajeros. Es posible que el almacenamiento de combustible por separado ni siquiera sea necesario en muchos casos, ya que la confiabilidad inherente de la red de gas generalmente excede los requisitos de confiabilidad del centro de datos. Por ejemplo, las redes de gas no son tan propensas a terremotos o tormentas como las redes de transmisión y distribución de electricidad.

Tecnología de motores de gas en el contexto de los centros de datos: ¿un salto cuántico o no?

Los equipos de investigación de Wärtsilä y Schneider Electric fueron coautores del Libro blanco 286: Aplicación de generadores de motores de gas natural a centros de datos de hiperescala, que analiza cómo las centrales eléctricas de motores de gas pueden integrarse prácticamente en el diseño de centros de datos de hiperescala y cuáles pueden ser las implicaciones de esto. ser. Una consideración obvia es la de las dimensiones físicas y la capacidad eléctrica de los grupos electrógenos, siendo la distribución de energía natural un modelo centralizado en lugar de uno distribuido. Para este propósito, Schneider Electric ha desarrollado un esquema de distribución de energía de bus de anillo.

Los estudios presentados en este documento revelan primero que, en términos de disponibilidad, la disposición cautiva centralizada de los generadores de motor de gas en una configuración "N + R" es comparable a una configuración 2N típica con generadores de motor diesel combinados con una conexión a la red. La N se refiere a la número de generadores que satisfacen la carga base de diseño del centro de datos y R se refiere a las unidades redundantes. Para mejorar aún más la disponibilidad de la solución de motor de gas, se ha introducido un concepto novedoso que utiliza una conexión de red limitada. En este concepto, el centro de datos tendría una conexión de voltaje medio más pequeña de, digamos, 10 MW en lugar de una conexión de alto voltaje a gran escala. Esta conexión se utilizaría principalmente para actuar como un suministro provisional para atender las revisiones de motores planificadas en lugar de invertir en generadores de motores de gas redundantes adicionales. Los beneficios de dicha conexión son tarifas más pequeñas, una menor capacidad de cortocircuito y un proceso de obtención de permisos más rápido.

Para este documento, también se llevó a cabo un análisis del costo total de propiedad con las tarifas y costos vigentes en Irlanda. El análisis reveló nuevamente que una planta de motores de gas cautiva es comparable a la de un suministro de red respaldado por diesel ... y esto no tiene en cuenta las otras posibles fuentes de ingresos que se presentan brevemente en el libro blanco. Estas posibles fuentes de ingresos se pueden agrupar en los siguientes títulos:

  • Un modelo de autogeneración con esquemas de recuperación de calor
  • Un modelo de planta comercial para el comercio de energía
  • Un modelo de implementación rápida para respaldar la construcción y expansión del centro de datos antes de la conexión a la red
  • Un modelo de propiedad dividida para inversiones menos intensivas en capital
  • Un modelo de cobertura de energías renovables, en el que los centros de datos asumen un papel activo en el apoyo a una mayor integración de las energías renovables volátiles.

Consideraciones para la generación de energía en el sitio: lea el documento técnico completo

A pesar de los esfuerzos integrales y multidisciplinarios requeridos para este libro blanco, se identificaron una serie de áreas nuevas e interesantes de desarrollo combinado; áreas en las que tanto Schneider Electric como Wärtsilä tienen un profundo conocimiento tecnológico. Estas áreas incluyen, por ejemplo, la utilización del calor residual de la planta de energía para enfriar el centro de datos y la integración de los sistemas de control y gestión de la planta de energía y el centro de datos.

ACERCA DE INGEAL

Ingeal es un integrador en Infraestructura física para Data Center y Aplicaciones Críticas Sostenibles con un portafolio que involucra productos y servicios de tecnología de punta con 30 años de experiencia en Colombia. Dentro de las líneas que representa se encuentran RITTAL, APC, MGE, Uniflair, Ecostruxure todas de Schneider Electric, ABB, Vertiv, Canatal y Leviton. Sus diseños y soluciones se caracterizan por mitigar los impactos en el cambio climático del planeta por lo que participa activamente en asociaciones mundiales como ASHRAE, ACAIRE, BICSI, AFCOM, ACIEM, THE GREEN GRID, e IEEE.

Volver