Para muitos centros de dados, a substituição de baterias UPS continua a ser tratada como uma tarefa de manutenção de rotina: remover as baterias VRLA envelhecidas, instalar novas e continuar a operar essencialmente com o mesmo sistema.
Mas, para centros de dados envelhecidos, o próximo ciclo de substituição de baterias pode representar algo mais importante.
Pode ser uma oportunidade para reconsiderar se a tecnologia de bateria existente ainda se adequa à infraestrutura, aos requisitos de potência, ao espaço disponível, às expectativas de segurança e aos objetivos operacionais de longo prazo da instalação.
É aqui que a tecnologia de baterias de níquel-zinco oferece um caminho diferente.
Em vez de tratar a substituição de baterias como um exercício de aquisição equivalente, as baterias de níquel-zinco podem ajudar os operadores de centros de dados a resolver várias das limitações associadas aos sistemas VRLA envelhecidos, incluindo peso, utilização do espaço, desempenho de potência, segurança, manutenção e frequência de substituição.
Porque a substituição de VRLA está a tornar-se uma decisão de infraestrutura
As baterias VRLA continuam a ser amplamente utilizadas em sistemas UPS porque são maduras, familiares e suportadas por um ecossistema de infraestrutura estabelecido.
No entanto, muitos centros de dados atualmente em operação foram concebidos com base em requisitos que já não são os mesmos das instalações modernas de alta densidade.
À medida que a capacidade computacional aumenta e as instalações entram no seu segundo ou terceiro ciclo de vida de infraestrutura, as salas de baterias podem enfrentar restrições de espaço cada vez mais apertadas, limitações de carga no piso, maiores requisitos de manutenção e uma pressão crescente para melhorar a eficiência da infraestrutura existente.
Ao mesmo tempo, substituir VRLA por outra geração de VRLA não altera fundamentalmente estas restrições.
A bateria é nova, mas os requisitos de infraestrutura subjacentes permanecem, em grande medida, os mesmos.
Para uma análise mais detalhada sobre o motivo pelo qual as instalações AIDC envelhecidas estão a reconsiderar os sistemas de baterias convencionais, consulte Níquel-zinco: uma melhor atualização de backup para AIDC legados.
O que deve ser considerado ao substituir VRLA?
Uma substituição de VRLA bem-sucedida não deve ser avaliada apenas pela capacidade da bateria ou pelo preço de compra.
A questão mais importante é saber se a bateria de substituição consegue melhorar o sistema global de alimentação de backup sem criar novas limitações de infraestrutura.
Para um centro de dados existente, isto significa considerar vários fatores em conjunto: capacidade de potência, peso da bateria, espaço de instalação, carga no piso, segurança, requisitos de manutenção, vida útil e compatibilidade com o ambiente UPS existente.
É por isso que a substituição de VRLA está cada vez mais a tornar-se uma decisão ao nível do sistema, e não um simples exercício de aquisição de baterias.
Uma abordagem estruturada pode ajudar os operadores a determinar se devem simplesmente substituir as baterias existentes ou utilizar o ciclo de substituição como uma oportunidade para atualizar a arquitetura de alimentação de backup. Para saber mais sobre esta abordagem, consulte Enquadramento de substituição de VRLA para atualizações de centros de dados.
O custo oculto de infraestrutura de manter VRLA
O custo de uma bateria UPS é apenas uma parte da equação de substituição.
Os sistemas VRLA também podem criar custos associados à instalação, manutenção, ciclos de substituição, utilização do espaço e requisitos estruturais. Em instalações envelhecidas, estes fatores indiretos podem tornar-se cada vez mais importantes porque a infraestrutura física já está definida.
O peso da bateria é um exemplo particularmente relevante.
Uma instalação VRLA convencional pode representar uma carga concentrada significativa dentro de uma sala de baterias. Se a capacidade de carga do piso se tornar uma limitação, os operadores podem ter de considerar uma avaliação estrutural ou reforço antes de poder ser implementada capacidade adicional de baterias.
Substituir as baterias por outra configuração VRLA igualmente pesada não resolve o problema subjacente.
A análise da Gerchamp a instalações envelhecidas mostra como a redução do peso das baterias pode oferecer uma abordagem diferente: em vez de reforçar a infraestrutura para acomodar a bateria, a própria bateria pode ser redesenhada para reduzir a carga. Consulte Reduzir a carga no piso: substituição de VRLA para instalações envelhecidas.
O mesmo princípio aplica-se ao custo do ciclo de vida. Uma decisão de substituição de baterias deve considerar não só o preço de compra inicial, mas também a manutenção, a instalação, a frequência de substituição e o impacto operacional de substituições repetidas de baterias. Estes fatores podem influenciar significativamente o custo total de propriedade ao longo da vida de um centro de dados.
Para uma análise mais aprofundada destes fatores, consulte Custos ocultos da substituição de baterias de chumbo-ácido em centros de dados.
Porque as baterias de níquel-zinco oferecem um caminho de substituição diferente
É aqui que a tecnologia de baterias de níquel-zinco se torna relevante.
As baterias de níquel-zinco combinam um elétrodo positivo à base de níquel, um elétrodo negativo à base de zinco e um eletrólito alcalino aquoso para proporcionar um perfil de desempenho e segurança diferente das tecnologias convencionais de baterias VRLA e de baterias à base de lítio.
Para aplicações UPS, a tecnologia é particularmente adequada a ambientes onde são importantes elevada potência de saída, resposta rápida, segurança e utilização eficiente da infraestrutura física.
A tecnologia de baterias de níquel-zinco da Gerchamp é concebida em torno destes requisitos.
A 8XNFZ38 da Gerchamp, por exemplo, fornece até 10C de capacidade de descarga, 129,4 Wh/L de densidade energética volumétrica e 64,3 Wh/kg de densidade energética gravimétrica. A sua gama de temperatura de operação de projeto estende-se de -20°C a 55°C, enquanto a sua vida útil de projeto pode atingir até 15 anos, dependendo das condições de operação e da conceção do sistema.
Estas características criam uma proposta diferente para a substituição de VRLA.
Em vez de simplesmente substituir uma bateria envelhecida por outra bateria da mesma tecnologia, os operadores podem utilizar o ciclo de substituição para reconsiderar quanto espaço físico, capacidade estrutural, capacidade de potência e esforço de manutenção o sistema de backup realmente exige.
Reduzir o peso e melhorar a utilização do espaço
Um dos desafios mais imediatos em centros de dados envelhecidos é que a infraestrutura física nem sempre pode ser expandida tão facilmente como a carga de TI.
Por isso, os sistemas de baterias têm de fornecer a alimentação de backup necessária, ao mesmo tempo que utilizam de forma eficiente o espaço existente e a capacidade estrutural.
As baterias de níquel-zinco podem ajudar a resolver esta limitação através da sua combinação de capacidade de potência e densidade energética.
A 8XNFZ38 da Gerchamp tem uma massa de aproximadamente 7,8 kg por bateria, significativamente inferior à de uma bateria VRLA típica de 12V 110Ah. Na comparação da Gerchamp, uma bateria VRLA equivalente pesa aproximadamente 28,5–33 kg.
Para grandes instalações de baterias, a diferença pode tornar-se substancial.
Um peso inferior das baterias pode reduzir a carga concentrada no piso e simplificar os requisitos físicos associados à implementação de baterias. Ao mesmo tempo, uma maior densidade energética volumétrica pode ajudar os operadores a utilizar de forma mais eficaz o espaço limitado da sala de baterias.
Para instalações envelhecidas, isto significa que a substituição de VRLA pode tornar-se uma oportunidade de otimização da infraestrutura, em vez de apenas mais um ciclo de manutenção.
O desempenho de potência é importante nas aplicações UPS modernas
O espaço é apenas uma parte da decisão de substituição.
Os sistemas UPS modernos também têm de fornecer potência rapidamente quando o fornecimento da rede é interrompido ou quando a carga muda.
Isto torna a capacidade de descarga da bateria uma consideração importante, especialmente em ambientes de computação de alta densidade.
A tecnologia de baterias de níquel-zinco da Gerchamp suporta até 10C de descarga, permitindo que a bateria forneça elevada potência durante períodos curtos sem depender apenas de grandes quantidades de energia armazenada.
Esta distinção é importante porque as aplicações UPS são frequentemente concebidas em torno de janelas de backup relativamente curtas. Nestas aplicações, a capacidade de fornecer a potência necessária de forma eficiente pode ser tão importante como a quantidade total de energia armazenada.
O resultado é uma tecnologia de bateria mais alinhada com aplicações em que a densidade de potência e a resposta rápida são críticas.
A segurança faz parte da decisão de substituição
A substituição de baterias também oferece uma oportunidade para reconsiderar as características de segurança da química subjacente.
As baterias de níquel-zinco utilizam um eletrólito alcalino aquoso, em vez do eletrólito orgânico inflamável utilizado nas baterias de iões de lítio. As baterias de níquel-zinco da Gerchamp também demonstraram ausência de fuga térmica em condições de ensaio UL9540A.
Para centros de dados, esta característica de segurança intrínseca ao nível da química pode reduzir os desafios de segurança associados à implementação de baterias e apoiar uma abordagem diferente à conceção da alimentação de backup.
A segurança não deve, portanto, ser considerada separadamente do desempenho da bateria ou da conceção da infraestrutura. Faz parte da decisão global de substituição.
Da substituição de baterias à atualização da infraestrutura
A questão fundamental para um centro de dados envelhecido não é, portanto, simplesmente:
“Que bateria deve substituir a VRLA antiga?”
Uma pergunta mais útil é:
“Como deve ser a próxima geração do sistema de baterias UPS?”
Esta mudança de perspetiva altera a decisão de substituição.
Uma substituição VRLA equivalente mantém a tecnologia de bateria existente e muitos dos seus requisitos de infraestrutura associados. Uma substituição por baterias de níquel-zinco oferece uma oportunidade para reconsiderar, em conjunto, o peso, a utilização do espaço, o desempenho de potência, a segurança, a manutenção e os requisitos de ciclo de vida.
É por isso que a Gerchamp aborda a implementação de baterias de níquel-zinco como mais do que uma substituição química.
As soluções de baterias de níquel-zinco da Gerchamp são concebidas para aplicações UPS e de alimentação crítica, com produtos como a 8XNFZ38 e a 8XNFG90 a disponibilizar diferentes opções de capacidade para requisitos de alimentação de backup. Para além da própria bateria, a Gerchamp também desenvolve soluções integradas de armários de baterias que reúnem o sistema de baterias, a gestão da bateria, a proteção e a arquitetura ao nível do armário.
O objetivo não é simplesmente substituir uma bateria envelhecida.
É fazer com que o próximo sistema de baterias UPS esteja melhor alinhado com a infraestrutura que o rodeia.
Baterias de níquel-zinco como estratégia de substituição de VRLA
A substituição de VRLA não tem de significar repetir a mesma instalação a cada três a cinco anos.
Para centros de dados envelhecidos, o ciclo de substituição pode tornar-se uma oportunidade estratégica para reduzir limitações de infraestrutura e melhorar a arquitetura global de alimentação de backup.
As baterias de níquel-zinco oferecem um caminho alternativo ao combinar elevada capacidade de potência, menor peso do sistema, utilização eficiente do espaço, características de segurança intrínsecas e maior vida útil de projeto numa tecnologia concebida para aplicações UPS.
A decisão de substituição certa depende, em última análise, dos requisitos de cada instalação, incluindo configuração UPS, duração do backup, espaço disponível, carga no piso, ambiente de operação e objetivos de ciclo de vida.
Mas quando o objetivo é atualizar, em vez de simplesmente substituir, as baterias de níquel-zinco merecem ser avaliadas como mais do que uma alternativa de bateria.
Podem fazer parte de uma estratégia mais ampla para modernizar a infraestrutura de alimentação de backup de um centro de dados envelhecido.