الطاقة الاحتياطية لمراكز البيانات: ما الذي يجب أن توفره حزمة المولد

يُصمَّم مركز البيانات حول وعد واحد: ألا يتوقف حمل تقنية المعلومات أبداً. فقد تنقطع طاقة الشبكة العامة لجزء من الثانية أو لأيام، ويجب أن تجتاز المنشأة الحالتين دون أن تلاحظ الخوادم ذلك. والمعدات التي تفي بهذا الوعد سلسلة واحدة - UPS، والمفاتيح الكهربائية، ومجموعات التوليد، وكل ما يُبقي هذه المولدات جاهزة للتشغيل. ويتناول هذا المقال جزء المولدات في هذه السلسلة والأنظمة المساعدة التي تحدد ما إذا كانت مجموعة التوليد الاحتياطية ستؤدي عملها فعلاً عند الحاجة إليها.

كيف تعمل سلسلة الطاقة

عند فقدان إمداد الشبكة العامة، يتولى نظام UPS - بالبطاريات أو الحذافات - تغذية الحمل الحرج فوراً. ومهمته سد الفترة القصيرة إلى أن تبدأ مجموعات التوليد تشغيلها وتصل إلى السرعة والجهد المقنّنين وتُوصَل بقضبان التوزيع. ثم تغذي المولدات المنشأة إلى أن تعود الشبكة العامة وتستقر، وبعدها يُعاد نقل الحمل إليها وتبرد المجموعات وتتوقف.

جُعلت فترة جسر UPS قصيرة عن قصد، لذا يجب أن تبدأ حزمة المولد تشغيلها بموثوقية في كل مرة، وأن تقبل خطوات حمل كبيرة دون انخفاضات غير مقبولة في الجهد والتردد، ثم أن تعمل طوال مدة الانقطاع. ويعتمد كل من هذه المتطلبات الثلاثة على الأنظمة المساعدة بقدر ما يعتمد على المحرك نفسه.

التصنيفات والتكرار الاحتياطي

تُصنَّف مجموعات التوليد وفق ISO 8528-1، الذي يميّز بين التشغيل الاحتياطي للطوارئ والتشغيل الرئيسي والتشغيل المستمر. ولأن انقطاع الطاقة في مركز البيانات ليس له نهاية متوقعة، ينشر كثير من مصنعي المحركات أيضاً تصنيفاً مخصصاً لمراكز البيانات يسمح بتشغيل المجموعة عند حمل محدد لعدد غير محدود من الساعات. ويحدد التصنيف المختار للمشروع المحرك والمولد الكهربائي وأنظمة التبريد والعادم والوقود التي يجب تحديد أبعادها حوله.

يُوصف التكرار الاحتياطي بدلالة الحمل: N مجموعة تحمل الحمل، وN+1 تضيف مجموعة احتياطية واحدة، و2N تضاعف النظام بالكامل. وتتطلب مستويات التكرار الأعلى، مثل تلك المحددة في تصنيف Tier الصادر عن Uptime Institute، أيضاً إمكانية إجراء الصيانة دون إخراج المنشأة من حماية المولدات - وهو ما يؤثر في طريقة ترتيب أنظمة الوقود والتبريد والتحكم وعزلها.

ما يحيط بالمحرك

مجموعة التوليد وحدها ليست نظام طاقة احتياطية. ولكي تكون جاهزة في أي لحظة، فإنها تحتاج إلى:

• تسخين مسبق للمحرك يحافظ على دائرتي التبريد HT وLT عند درجة حرارة بدء التشغيل، ليبدأ المحرك تشغيله بسرعة ويقبل الحمل دون إجهاد حراري.
• وقود نظيف ومتوفر - خزانات قاعدة أو خزانات يومية قريبة من المحرك، ونقل من التخزين الرئيسي، وتنقية لإزالة الماء والتلوث من الوقود الذي قد يبقى مخزناً لسنوات.
• هواء الاحتراق والتبريد الذي يُمرَّر عبر أغطية المداخل ومخمدات الصوت، مع تصريف الهواء الساخن دون أن يعود إلى المدخل.
• أنظمة العادم المحددة الأبعاد وفق حد الضغط العكسي للمحرك، مع كواتم الصوت، وحيثما تتطلب التصاريح المحلية ذلك، تقنية SCR لخفض NOx.
• الأنظمة الكهربائية المساعدة - خزائن MCC للمضخات والمراوح والسخانات والإنارة، ولوحات القواطع التي تحمي مسار الخرج.
• غلاف محمي يجمع كل ذلك معاً، ويبقيه هادئاً وقابلاً للصيانة في الموقع.

كل من هذه العناصر نقطة يمكن أن يفشل عندها نظام الطاقة الاحتياطية حتى عندما يكون المحرك سليماً تماماً: فالمحرك البارد أو مرشح الوقود المسدود أو قاعة الحاوية المحمومة توقف المجموعة بالقدر نفسه من الحتمية الذي يوقفها به عطل ميكانيكي.

التصميم وفق الموقع

تُبنى مراكز البيانات بشكل متزايد بالقرب من المدن وبالقرب من سعة الشبكة المتاحة، ما يفرض حدوداً أشد على الضوضاء عند حدود الملكية وعلى انبعاثات العادم. وفي الوقت نفسه، تحتاج الحُرُم الأكبر إلى مجموعات توليد أكثر عدداً وأكبر حجماً على مساحة محدودة. لذلك يجب أن تُصمم الأنظمة المساعدة هندسياً للموقع المحدد: درجة الحرارة المحيطة التصميمية، والارتفاع عن سطح البحر، وهدف الضوضاء عند مسافة مُعلنة، وحدود الانبعاثات في التصريح، واستقلالية الوقود التي يطلبها المالك.

الخلاصة

يُحكم على الطاقة الاحتياطية لمركز البيانات في الثواني القليلة التي تلي انقطاع الشبكة العامة وفي الساعات التي تليها. والوصول إلى ذلك يتطلب التعامل مع مجموعة التوليد وأنظمتها المساعدة كحزمة واحدة - تُصمم معاً وتُختبر معاً وتُصان معاً. وتصمم AXON Technic الحاويات والأنظمة المساعدة حول مجموعات التوليد التي يختارها عملاؤنا، لهذا الغرض تحديداً. تواصل مع فريقنا لمناقشة مشروعك.