Atti Convegno E3 Day Chloride Milano 16 Febbraio 2010
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Dario di SantoFIRE – Federazione Italiana per l’uso Razionale dell’Energia
L’IMPORTANZA DELLA POWER QUALITY
La Federazione Italiana per l’uso Razionale dell’Energia è un’associazione tecnico-scientifica che promuove per statuto l’efficienza energetica in tutte le sue forme.
Oltre alle attività rivolte agli oltre 500 soci, la FIRE opera su incarico del Ministerodello Sviluppo Economico per gestire le nomine e promuovere il ruolo degli energymanager nominati ai sensi della Legge 10/91.
La Federazione collabora con le Istituzioni, la Pubblica Amministrazione e varieAssociazioni per diffondere l’uso efficiente dell’energia ed opera a rete con glioperatori di settore e gli utenti finali per individuare e rimuovere le barriere dimercato e per promuovere buone pratiche.
Cos’è la FIRE
www.fire-italia.org www.secem.eu www.e-quem.enea.it
4
www.fire-italia.org
La qualità nelle forniture di energia elettricaL’energia elettrica è un vettore che ha conquistato sempre più spazio negli usi finali di energia grazie alle sue doti che lo rendono facile da produrre, trasportare e convertire in altre forme di energia e lavoro.
Per poter fruire dell’elettricitàè necessario che la suafornitura sia caratterizzata da:
stabilità drispondenza alleesigenze dell’utente;
continuità;i tensione e frequenza;sicurezza nell’utilizzo.
La FIRE decise dilanciare un’indagine nel2000 sulla qualitàpercepita dell’energiaelettrica, ritenendo iltema delicato in unmercato in fase diliberalizzazione.
La power quality
L’indagine FIRE
I risultati
I temi caldi
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5
L’indagine della FIRE del 2000L’indagine svolta fu qualitativa, con quesiti volti a comprendere la sensibilità degli energy manager al fenomeno, la consistenza percepita del problema, la disponibilità ad investire per ridurlo e proteggersi dai disturbi.
Al questionario hanno rispostooltre 600 soggetti, ossia oltre il20% dei nominati ai sensidell’articolo 19 della Legge10/91.
L’indagine fu seguita adinizio 2001 da unquestionario diapprofondimento, voltoa quantificare ifenomeni, che ottenneun numero di rispostenettamente inferiore.
La power quality
L’indagine FIRE
I risultati
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I risultati dell’indagineUna sintesi degli esiti dell’indagine.
La power quality
L’indagine FIRE
I risultati
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I risultati dell’indagineUna sintesi degli esiti dell’indagine.
Il 40% delle risposte si dichiarava interessato a contratti indicizzati alla power quality.
La power quality
L’indagine FIRE
I risultati
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I risultati dell’indagineL’indagine è stata seguita da una serie di iniziative, in particolare con uno studio commissionato all’Università di Roma 3, che ha ulteriormente evidenziato l’importanza della qualità percepita, e con una serie di azioni che hanno confermato l’interesse degli utenti.
Alcuni aspetti emersi nel corso delle attività:si avverte una scarsa attenzione alle problematiche collegate ai
disturbi transitori e della forma d’onda nella progettazione enell’esercizio delle linee interne di utenza;
gli utenti più sensibili ai disturbi hanno provveduto a dotarsi disistemi di protezione, spesso costosi;
l’Autorità per l’Energia Elettrica ed il Gas ha affrontato da tempo econ buoni risultati il tema delle interruzioni, mentre risulta più difficileentrare nel merito dei disturbi transitori;
le iniziative rivolte ai contratti indicizzati sulla power quality nonhanno forse goduto della giusta attenzione;
molti utenti lamentano danni subiti in seguito a disturbi di rete, manon sono in grado di rivalersi sul gestore di rete;
il ruolo della misura diventa determinante per affrontare conmaggiore dettaglio e precisione il problema.
La power quality
L’indagine FIRE
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Buoni e cattiviUn aspetto che rende particolare il tema della qualità della tensione è che non è scontato chi sia il colpevole dei disturbi.La power quality
L’indagine FIRE
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Un guasto su un’utenza o su una rete, così come un disturbo causatoda un’apparecchiatura che alteri il segnale elettrico, si propaga alleutenze vicine e alle linee collegate attraverso le cabine ditrasformazione.
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ConclusioniUna scarsa qualità della tensione incide negativamente sulle apparecchiature. Si diffondono apparecchi sensibili ai disturbi transitori e contemporaneamente dispositivi che contribuiscono al problema.
La figura a fianco mostra icampi di suscettibilità aidisturbi transitori di controlloridi processo, PLC e PC, ossiadispositivi che controllano unaparte sempre più ampia deidispositivi usati dall’uomo.
La possibilità diintrodurre normative piùstringenti sui disturbitransitori, così comecontratti indicizzati allaqualità dipende dunquedalla capacità dimisurare e attribuire leresponsabilità.
La power quality
L’indagine FIRE
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Una normativa in evoluzione
L’Autorità ha introdotto fin dall’avvio del mercato libero una serie di regole volte a migliorare gli aspetti legati alla qualità commerciale e alla continuità della tensione. I riferimenti principali in vigore sono i seguenti.
La power quality
L’indagine FIRE
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Qualità della tensione (power quality)delibera 333/07: disciplina gli standard di miglioramento del
servizio per i distributori per durata e numero di interruzioni (delibera168/08), gli indennizzi automatici per i clienti in caso di interruzionisuperiori al numero previsto (a livello individuale per i clienti MT conimpianti adeguati);
delibera 341/07: determina gli standard di qualità per la rete ditrasmissione di Terna (AT e AAT) riferiti alle disalimentazionicomplessive e per cliente.
Qualità commerciale• delibera 333/07: disciplina gli standard relativi alla qualitàcommerciale per le aziende distributrici;• delibera 164/08: individua le condizioni per migliorare i servizi divendita alla luce della completa liberalizzazione del mercato.
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Gli effetti della regolazioneAlcuni dati forniti dall’AEEG.La power quality
L’indagine FIRE
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Gli effetti della regolazione
La power quality
L’indagine FIRE
I risultati
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Gli effetti della regolazione
La power quality
L’indagine FIRE
I risultati
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Per approfondimenti
Alcuni siti web utili:
http://www.fire-italia.org/qualita.asp
http://www.autorita.energia.it/consumatori
http://www.lpqi.org
http://powerquality.ricercadisistema.it
La power quality
L’indagine FIRE
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Marco Pandini
Efficienza energetica nei data center del mondo finanziario
1
Premessa
Progettazione
Il data center per un’azienda del mondo finanziario rappresenta sempre di piùl’asset fondamentale, da cui dipende la corretta funzionalità dell’intera strutturaper la gestione del business.
La funzionalità e l’affidabilità del Data Center è strettamente correlata alleseguenti tematiche:
Efficienza Energetica Manutenzione
2
Visione olistica dei Data Center
Visione
Data Center = entità IT errore
Visione olistica: Data Center è composto da 2 componenti Building, Site & Facility Information Technology
Tra le due componenti esiste un evidente problema di comunicazione: il linguaggio utilizzato dagli specialisti non è lo stesso
È necessario prevedere una figura/processo che consenta l’integrazione delle due componenti e dove possibile preveda a supporto un unico strumento di supervisionein grado di integrare i sistemi di supervisione degli edifici (BMS – Building Management System) e i sistemi di supervisione propri dell’IT
3
Visione olistica dei Data Center
DATA CENTERDATA CENTER
BuildingSite & Facility
BuildingSite & Facility
Information TechnologyInformation Technology
Specialisti (impiantisti, geometri,..)
Coordinamentoe integrazione
Monitor
Monitor
Sistema di supervisione e monitoraggio
Specialisti (sistemisti, sviluppatori,..)
Driver Unità Misura
Spazio m2
Peso kg/m2
Power KW (KW/m2)
Driver Unità Misura
Spazio m2
Peso kg/m2
Power KW (KW/m2)
4
Densità di potenza
Densità di potenza
La presenza di piattaforme eterogenee nella stessa sala impone di abbandonare ilconcetto di spazio nella predisposizione delle sale tecnologiche a favore di quello didensità di potenza (kw/m2)
In funzione del valore di densità di potenza si distinguono 3 tipologie di zone
Low Density Zone 0,8 – 1,5 KW/m2
Medium Density Zone 1,5 – 4 KW/m2
High Density Zone 4 – 25 KW/m2
Per risparmiare potenza (potenza N-IT) è fondamentale non mescolare l’aria calda(espulsa dai dispositivi hardware) e quella fredda fornita dai sistemi di raffreddamento(migliorare l’efficienza del cooling)
Le tre zone si differenziano oltre che per la densità di potenza richiesta anche per ilvolume d’aria necessario al raffreddamento; le eventuali pareti che separano lediverse zone possono essere mobili (l’impianto antincendio deve esserecorrettamente strutturato) in modo da consentire una certa flessibilità.
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Densità di potenza
SMDC
Low Density Zone Medium Density Zone High Density Zone
SMDC
Low Density Zone Medium Density Zone High Density Zone
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Sistemi di Cooling
Cooling
Il limite massimo di temperatura per un Data Center èpari a 55°C
La latenza termica ha una crescita esponenziale 18°C 55°C 10 ore 20°C 55°C 4 ore 22°C 55°C 1 ore 24°C 55°C ≈ 5 minuti
DataCenterDataCenter
Information TechnologyInformation Technology
CoolingCooling
Aria H2O
Aria
La ridondanza degli impianti di raffreddamento/cooling per mantenere la temperatura media bassa del D.C. ha un impatto negativo sul consumo di energia (power) e sulla sostenibilità
I sistemi di cooling ad aria richiedono dei dispositivi di exchanger (scambiatori) molto ingombranti che vanno ad incidere sulla variabile spazio e sulla variabile potenza (heat extractors)
Il raffreddamento a liquido (acqua, olio, azoto liquido) è obbligatorio per migliorare l’efficienza e ridurre i consumi la prossima generazione di chip potrebbe prevedere il raffreddamento a liquido direttamente sul chip
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Criteri costruttivi
Le pareti devono svilupparsi da soletta a soletta per evitare dispersioni (Data Center isolati termicamente dalle strutture circostanti)
Il pavimento sopraelevato deve essere alto 90 cm in modo da ospitare le tubature dell’acqua per il raffreddamento e, separate, le linee di alta tensione (strong power)
L’altezza della stanza variabile fra 2,5 m e 3,5 m
Il cablaggio deve essere alloggiato in altoAcqua
StrongPower
Cablaggio
90 cm
2,5 – 3,5 m
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9
Energia e sostenibilità
Energia e Sostenibilità
Secondo uno studio di Gartner nel 2030, a livello di pianeta, non ci saràabbastanza energia per soddisfare tutte le esigenze. A Londra già a partire dal 2012 non sarà possibile attivare un D.C. nella city per mancanza di energia (lo spostamento in periferia/interland non è possibile a causa della latenza introdotta dal geografico, ritardo che non è tollerabile per applicazioni di trading).
Il tema dell’energia impone di cambiare prospettiva e fare reverse engineeringPianeta Nazione Città Sito di D.C.
Il risparmio energetico e la sostenibilità diventano temi fondamentali anche in riferimento ai Data Center
L’aspetto energetico assume ancora più importanza in considerazione del fatto che la costruzione (building) di un Data Center richiede circa 24 mesi La vita media di un Data Center è stimata in 15 – 25 anni
IT
N-ITDelta da ridurree riconvertire in IT power
IT
N-ITDelta da ridurree riconvertire in IT power
1 Scalabilità1 Scalabilità
2 Flessibilità2 Flessibilità
3 Modularità3 Modularità
Consumo energia
Tempo
10
Indice di efficienza energetica
PUE
L’indice per valutare l’utilizzo della potenza elettrica è il PUE Power UsageEffectiveness definito come
2,1 ≤ PUE ≤ 2,6 (mediamente). PUE Target = 1,5 (Google è a 1,19) Per ridurre il PUE si agisce su
Sistema di raffreddamento (Cooling)/CRAC (cooling vicino al dispositivo IT, H2O,aria fredda /aria calda)
UPS Ridondanza (= spreco, da rivedere alla luce del Green IT e della sostenibilità) Virtualizzazione
È necessario focalizzare l’attenzione sull’energia Non-IT e cercare di convertirla in energia IT
Fra le perdite di energie si annoverano anche le continue trasformazioni AC-DC. Le macchine del futuro potrebbero “tornare a funzionare” a corrente continua.
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Ridondanza Power (IT / N-IT)
POWER N-IT
POWER N-IT
POWER IT
RAMO 2
RAMO 1
Q.E. B. T.
G.E.
TRASFORMATORI
LINEA 1 M.T.
CABINA M.T.
COMMUTATORE STATICO
G.E.
COMMUTATORE STATICO
U.P.S
U.P.S.
DATA CENTER
LINEA 2 M.T.
12
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Manutenzione
Sistema di Supervisione
L’utilizzo dei gruppi di continuità e dei sistemi di accumulo dell’energia diriserva è imprescindibile per la Business Continuity Operation di un DataCenter. La manutenzione preventiva specialistica è fondamentale perl’efficienza dei sistemi di continuità assoluta.
Gli strumenti di supporto al servizio di manutenzione preventiva sono:
Presidio tecnico specialistico Pianificazione e audit
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Roberto ViarengoRai – Radiotelevisione Italiana
QUALITÀ E CONTINUITÀ DEL SERVIZIO ELETTRICO NEL SETTORE DEI MEDIA
QUALITA` E CONTINUITA` DEL SERVIZIO ELETTRICO NEL SETTORE DEI MEDIA
Prima parte: Energia
Seconda parte: Qualità e continuità
Presenza Rai sul territorio Nazionale
La Rai in numeri energeticiPunti di prelievo Energia elettrica e Gas:• 2 Direzioni generali;• 4 Centri di Produzione TV;• 1 Centro di produzione RF;• 17 Sedi Regionali.
TOTALE ENERGIA• Energia elettrica = 121 GWh/anno• Gas naturale = 6 Mm3/anno
Ripartizione energia per tipologia di insediamenti aziendali
73%
8%
19%
Centri di produzione
Direzioni generali
Centri regionali
Energia prelevata da tutti gli insediamenti Rai
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
MWh
RM CPTV Saxa
SEDI REGIONALI
RM CPTV Teulada
MI CPTV
TO CPTV
NA CPTV
RM CPTV Dear
RM DG
RM CPRF
TO DG
RM CPTV Salaria 1031
RM CPTV Salaria 1041
Grafico prelievi – Insediamento uso “uffici” (profilo P=61% - OP=39%)
Grafico prelievi – Insediamento uso Produzione TV (profilo P=39% - OP=61%)
EFFICIENZA ENERGETICA - SOLUZIONI IMPIANTISTICHE
Energia elettrica• Illuminazione: corpi illuminanti con alimentatori elettronici ad alto
indice di efficienza energetica;• FM: motori elettrici e variatori di velocità ad alta efficienza.• Gruppi Frigoriferi associati a vasche di accumulo e banche del
ghiaccio.
Gas• Centrali termiche dotate di generatori ad alto rendimento o a
condensazione.
QUALITÀ E CONTINUITÀ DEL SERVIZIO ELETTRICO
• Sistemistica (flessibilità impiantistica);
• Affidabilità dei singoli componenti;
• Esercizio e Manutenzione.
Cabina ElettricaSchema elettrico generale (“base”)
Cabina ElettricaSchema elettrico generale (sistema doppia sbarra)
Cabina A Cabina B
Q.E. LuciRipresa TV Q.E. Regia TV Q.E. Sala
Apparati TVQ.E. ControlloCentrale TV
SCHEMA A BLOCCHI DELLA DISTRIBUZIONE ELETTRICA PER LE UTENZE TECNICHE
CABINA ELETTRICAO SOTTOCABINA
ZONA STUDIO TV
Schema a blocchi della distribuzione elettrica per le utenze tecniche
Complesso regia TV (“Tipo”)
Esempio regia TV - Rai
Quadro sala apparati (Tipo)
Nuova tecnologia degli apparati tecnici per i trattamento dei segnali audio/video (dai precedenti sistemi analogici ad i più recenti digitali):
• notevoli vantaggi per la semplicità di elaborazione e gestione delle immagini, suono, dati, ecc;
• implicazioni per la qualità e la continuità dell’alimentazione elettrica (subite e causate).
Apparati digitali con velocità di lettura e scrittura nelle memorie dei processori dell’ordine dei GHz non accettano (pena l’inesattezza dei dati trattati, il reset del sistema o nei casi più estremi il guasto dell’apparato) una rete fuori parametri neanche per pochi millisecondi (>5ms).Una brevissima indisponibilità della rete elettrica di alimentazione, può comportare tempi di ripristino del servizio finale molto lunghi a causa della perdita di stato del sistema.
I PROBLEMI DEL SISTEMA
Per generare le tensioni in corrente continua necessarie agli apparati digitali, si utilizzano alimentatori piccoli, affidabili ed efficienti di tipo switching ad alta frequenza
I PROBLEMI DEL SISTEMA
Caratteristica di assorbimento degli alimentatori switching (corrente ad impulsi della durata di circa 2,3 ms in prossimità del picco di tensione a 230V – 50Hz).
I PROBLEMI DEL SISTEMA
L’illuminazione scenica degli studi televisivi rappresenta anch’essa un carico non lineare in quanto utilizza dimmer di controllo della tensione di fase per la regolazione del flusso luminoso.Parzializzando l’illuminazione si produce una distorsione in corrente che raggiunge il suo valore massimo per una parzializzazione di circa il 45%-50%.
I PROBLEMI DEL SISTEMA
CORRENTE PARZIALIZZATA AL 50% DA UN DIMMER LUCI
Come evidenziato tutto concorre alla distorsione della corrente di impiego nelle linee di alimentazione.
Dovendo realizzare un impianto elettrico per alimentare tali carichi ci si trova quindi ad affrontare i seguenti problemi:
• Notevoli correnti di contenuto armonico nelle tre fasi (in particolare le correnti di terzo ordine e le multiple dispari si sommano nel neutro in quanto omopolari).
• Campo elettromagnetico indotto dalle alte frequenze che può interferire con i segnali.
• Distorsione della tensione al carico.• Aumento generalizzato delle perdite di energia e quindi una minore
efficienza energetica dell’impianto nel suo complesso.
I PROBLEMI DEL SISTEMA
Conseguenze:
• Possibile malfunzionamento degli apparati tecnici a causa della distorsione della tensione di ingresso agli alimentatori.
• Sovradimensionamento di tutte le apparecchiature elettriche.• Sovradimensionamento dei cavi elettrici (primo fra tutti il conduttore
di neutro nei sistemi trifase a neutro distribuito).• Malfunzionamento degli apparecchi di protezione (azionamenti
intempestivi di interruttori, relè, fusibili ecc.).• Vibrazioni meccaniche.
I PROBLEMI DEL SISTEMA
Necessità di realizzare un sistema di distribuzione elettrica piùevoluto che tenga conto delle mutate esigenze in termini dialimentazione delle apparecchiature elettroniche (no-break) e dellanecessità di valutare e limitare gli effetti del comportamento nonlineare del carico elettronico (il solo sovradimensionamento deicomponenti dell’impianto non è più sufficiente).
I PROBLEMI DEL SISTEMA
≈
Sorgente Preferenziale(da UPS)
Sorgente di Riserva(da rete/G.E. o UPS2)
commutatore statico
compensatore attivo di
armoniche
Alimentazione utenze tecniche
controllo inversione
energia
al pannello allarmi
≈≈
SCHEMA ELETTRICO UNIFILAREQuadro alimentazione Sala Apparati
Sorgente preferenziale (da UPS)
Sorgente di Riserva (da rete/G.E. o UPS2)
Commutatore Statico
Alimentazione utenze tecniche
SCHEMA A BLOCCHI IMPIANTO LUCI SCENICHE
• L’esercizio degli impianti è affidato a personale Rai. • La gestione degli impianti nei Centri di Produzione è centralmente
realizzata tramite sistemi di supervisione e controllo.
ESERCIZIO E MANUTENZIONE IMPIANTI
La manutenzione programmata e periodicaè affidata a Ditte qualificate.Le procedure per la manutenzioneimpiantistica sono elaborate da unaStruttura centrale che, recependo leesigenze dei singoli Centri, predispone,uniformandoli, i capitolati d’appalto.
ESERCIZIO E MANUTENZIONE IMPIANTI
Alessandro NalbonePaolo Mistroni
Chloride Italia
EFFICIENZA ENERGETICA E SOLUZIONI ECO-SOSTENIBILI
Da oltre 10 anni, consulenza progettuale e supporto tecnico sempre al servizio del cliente
• Supporto ai progettisti
• Seminari e conferenze
• Visite presso i clienti e training tecnici
• Numero verde 800 065151
• Area web riservata www.chlorideconsulting.com/csc.asp
• Rivista tecnica trimestrale CSC Paper
CSC - Chloride Support & Consulting
Il Gruppo Chloride
Total Sales £million
+30%
• Fondata nel 1891 nel Regno Unito
• Quotata alla Borsa di Londra - FTSE 250
• Uffici e partner in oltre 100 paesi nel mondo
• 2300 dipendenti
• Numerosi premi e riconoscimenti
Leadership mondiale
nel settore industriale
Azienda europea
di UPS dell’anno
Leadership nel mercato
dei Data Centres
……
Punti di forza
UPS da 300 VA a 9600 kVA Commutatori StaticiCROSS e ATS Telemonitoraggio LIFE.net Assistenza pre e post
vendita con totale copertura in Italia
Sistema di gestione ambientale integrata conforme
a BS-EN ISO 9001:2000 e a EN ISO 14001:2004
Leadership nei principali comitati
normativi italiani ed internazionali
Diffusione cultura tecnica (CSC) e organizzazione seminari e conferenze
Chloride Academy: training tecnici e
formazione continua
The Chloride Academy – Power to Learn
La Corporate University del Gruppo Chloride, vanta ad oggi:• Headquarter a Castel Guelfo, Bologna;• 9 Aree Training Accreditate nel mondo e 3 Aree Training in fase
di accreditamento (Shenzhen, Dubai, Mosca);• 2 Main Trainers e 16 Local Trainers;• Percorsi per tecnici Chloride e Business Partners nelle aree
tematiche: Pre-Sales, Sales, Post-Sales;• Programmi di formazione unificati accessibili a tutti, in qualsiasi
momento e ovunque nel mondo;• Training ad hoc per Clienti.
6
UK Italy Singapore Spain
Germany
India
Turkey
France
Australia
Servizio Post-Vendita
• Call Center 24/7/365
• LIFE.net (Telemetria bidirezionale)
• 29.000 visite di Assistenza in 1 anno, di cui 14.750 preventive
• Interventi tecnici in loco entro 2, 4 e 8 ore dalla chiamata
• 75 addetti al servizio assistenza di cui 55 tecnici sul campo
• 15.500 UPS con contratto di manutenzione
Servizi all’avanguardia
Analisi termografica
Misurazione delle proprietà elettriche e chimiche delle batterie
Manutenzione sui gruppi elettrogeni
……
L’evoluzione tecnologica
In uno scenario come quello attuale, quali sono le peculiarità che deve possedere un UPS?
Ottimizzazione delle prestazioni di ingresso (THDI % e PF iningresso)
Aumento del rendimento AC/AC (rendimento complessivo in funzionamento a doppia conversione)
Ottimizzazione delle prestazioni di uscita (possibilità dialimentare correttamente ogni tipo di carico, sia di tipoinduttivo che capacitivo)
……
Dal raddrizzatore esafase alle tre modalità di funzionamento. L’evoluzione tecnologica dell’UPS
Raddrizzatore esafase
THDi = 32% 40%
Input PF = 0.7 0.8
η = 90% 92%
Raddrizzatore dodecafase
THDi 5% 8%
Input PF = 0.8 0.9
η = 90% 92%
Doppia conversione a
IGBT
THDi 3% 5%
Input PF ≥0.99
η = 94% 95%
Trinergy
THDi < 3%
Input PF ≥0.99
η = 97% 99%
Nuovo Chloride Trinergy: UPS modulare da 200 a 1200 kW
Modularità a tre dimensioni
Modularità verticale
Possibilità di eseguire la
manutenzione di un modulo da 200 kW
mentre il sistema UPS continua a
proteggere il carico.
Unità I/OInterfaccia principale per la connettività e i
collegamenti elettrici.
Carico da 400 kWCarico da 600 kW
Carico da 800 kW
Modularità orizzontaleSino a 1200 kW con moduli aggiuntivi da 200 kW.
Modularità ortogonaleFino a otto unità in parallelo.
Modularità verticale: organizzazione interna di ciascun modulo da 200 kW in cassetti (raddrizzatore, inverter, statico di bypass e booster):• MTTR minimo• Nessuna interruzione dell’alimentazione del carico
Modularità a tre dimensioni
Modularità verticale
Possibilità di eseguire la
manutenzione di un modulo da 200 kW
mentre il sistema UPS continua a
proteggere il carico.
Unità I/OInterfaccia principale per la connettività e i
collegamenti elettrici.
Carico da 400 kWCarico da 600 kW
Carico da 800 kW
Modularità orizzontaleSino a 1200 kW con moduli aggiuntivi da 200 kW.
Modularità ortogonaleFino a otto unità in parallelo.
Modularità orizzontale: scalabilità in campo fino a 6 unita e 1200 kW di potenza:• Ridondanza aggiungendo 200 kW di potenza• Ridondanza circolare
Modularità a tre dimensioni
Modularità verticale
Possibilità di eseguire la
manutenzione di un modulo da 200 kW
mentre il sistema UPS continua a
proteggere il carico.
Unità I/OInterfaccia principale per la connettività e i
collegamenti elettrici.
Carico da 400 kWCarico da 600 kW
Carico da 800 kW
Modularità orizzontaleSino a 1200 kW con moduli aggiuntivi da 200 kW.
Modularità ortogonaleFino a otto unità in parallelo.
Modularità ortogonale: parallelabilità fino a 8 UPS e 9600 kW di potenza:• Elevate potenze in gioco• Gestione del parallelo come per i classici UPS
……
Ridondanza circolare. Efficienza tra il 95 e il 99% per un carico > 20%
Carico
• Gestione ottimizzata dell’energia in presenza di carichi parziali
• Risparmio sui costi energetici in tutte le installazioni in cui si verificanofrequenti variazioni di potenza richiesta
……
Massimo controllo dell’energia (modalità VFI)Efficienza > 95%
L’UPS sceglie automaticamente questa configurazione quando è necessario uncondizionamento completo dell’energia per fornire al carico la migliore forma d’onda.
……
L’UPS è in grado di scegliere automaticamente questa modalità di funzionamento nelcaso venga rilevata una situazione che non necessita di condizionamento dellasorgente ma solo di un controllo continuo di essa. Questo permette di ottimizzarel’efficienza assicurando al contempo la stabilità di alimentazione del carico.
Massimo risparmio energetico (modalità VFD)Efficienza 99%
……
Alta efficienza e condizionamento della sorgente (modalitàVI)Efficienza 96-98%
In questa modalità di funzionamento l’UPS usa solo l’energia necessaria per fornire lapotenza al carico con la migliore qualità possibile. L’UPS sceglie automaticamentequesta configurazione ogni volta che il carico richiede il condizionamento dellasorgente, senza l’esigenza di funzionamento in doppia conversione.
Livelli di efficienza ottimizzati
Efficienza di funzionamento media in condizioni tipiche di
un data center*97,9%
VFD 99%
VI 96/98%
VFI > 95%
*: per i dettagli sulle condizioni prese in considerazione, fare riferimento alle note sulle applicazioni in “Risparmio energetico”.
Risparmio energetico (relativo all’UPS)
KW = potenza uscita UPS
η1 = efficienza dell’UPS tradizionale 92,5%
η2 = efficienza dell’UPS, CHLORIDE 97,9%
24 = ore al giorno
365 = giorni all’anno
1,7 = coefficiente che tiene conto del condizionamento dell’aria nell’ambiente in cui è installata l’apparecchiatura
kW(1/η1 -1 /η2 )*24*365*1,7 = risparmio/anno
Risparmio annuo di oltre 47.000 €
Efficienza operativa
Risparmio energetico annuo
[MWh]
Risparmioeconomico
annuo
Risparmioeconomico
in 5 anni
Tecnologia standard esistente
92,5%
Miglior tecnologia esistente (doppia conversione e DIM)
94,9% 219,9 18.399 € 91.997 €
Tecnologia Trinergy 97,9% 479,5 47.953 € 239.765 €
Confronto tra diverse tecnologie di UPS per l’alimentazione di un carico di 540 kW, con un UPS da 600 kVA (cosφ 0.9).Ipotesi di costo del kWh di 0.1 €
Emissioni di gas serra per l’alimentazione (risparmi con un UPS Trinergy da 1 MW)
Costo per kWh pagato al fornitore di elettricità: 0,10 €
CO2 per kWh
50 kW risparmiati ogni anno significano
€ 75.000 40.000 kg di CO2
0100000200000300000400000500000600000700000800000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Cost Saving
050000
100000150000200000250000300000350000400000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CO2 SavingEUR kg
anno anno
……
Compatibilità con carichi IT
• Un UPS tipico può alimentare con PF0,8-0,9 un carico resistivo
• Compatibile solo con carichida 0,8 induttivo a 0,9 capacitivo
• Entrambi i PF induttivo e capacitivo?No
• Trinergy alimenta PF fino a 1 concarico resistivo
• Compatibile con tutti i carichi grazieal Diagramma di uscita simmetrico
• Entrambi i PF induttivo e capacitivo?Sì
Declassamento Potenza
Indu
ttivo
Cap
aciti
vo
Soluzioni di Storage Energetico Eco-sostenibileIMMEDIATAMENTE
DISPONIBILEA LUNGA DURATA E CON UN
TRANSITORIO
BATTERIE GRUPPI ELETTROGENI
FLYWHEELS FUEL CELLS
• Impatto minimo sull’ambiente
• L’acqua è l’unico prodotto di reazione
• Autonomia pressochè illimitata
• Valida alternativa al gruppo elettrogeno
• Ingombri ridotti
• Risposta dinamica eccellente
• Bassa manutenzione
• Long design life: 20 anni
……
Energia cinetica
Un Volano (Flywheel) è una forma di immagazzinamento di energia cinetica. L’energia viene immagazzinata da un rotore che ruota attorno a un asse. L’energia immagazzinata è proporzionale alla massa rotante e al quadrato della sua velocità
di rotazione.
2ωkME =E: Energia
k: Costante dipendente dalla forma della massa rotanteM: massa rotante del volano
ω: Velocità angolare
Low speed • “Low-speed”: Da 1800 a 8000 RPM
• Più massa = più energia
• Doppia massa = doppia energia
High speed • “High-speed”: Fino a 36 kRPM
• Più energia grazie a velocità elevate
• Doppia RPM = Energia quadrupla
VDC e VDC-XE – Caratteristiche tecniche
762 mm
762 mm
1872 mm
VDC VDC-XE
Max Potenza 215 kW per 5 s
300 kW per 5.4 s
Max Energia Accumulata
3.000 kW-s@100 kW
3.000 kW-s@160 kW
Velocità Da 18.5 a 36 kRPM
Ingombro 0.58 m2
Peso 826 kg
Protezione Interruttore DC incluso
• Rispondenza agli Standards Europei:
• EN 61000-6-4:2001 (Normativa sulle emissioni elettromagnetiche per leapparecchiature industriali)
• EN 61000-6-2:2001 (Normativa sui requisiti di immunità elettromagnetica per leapparecchiature industriali)
• EN 60204-1 (Sicurezza sulle macchine)
• 2004 / 108 / EC (directive EMC e successive modifiche)
• 98 / 37 EC (Direttiva macchine e successive modifiche)
• Compatibile con le zone sismiche 3 e 4
• Utilizzo di materiale di impiego Aerospaziale per il rotore
• Levitazione magnetica della massa rotante:
• Non è richiesta manutenzione
• Assenza di usura sulle parti meccaniche
• Vita attesa maggiore (certificata di oltre 20 anni)
• Maggior efficienza
VDC e VDC-XE – Compatibilità con gli Standard europei
Soluzione “ponte” al gruppo diesel
Configurazioni tipiche di un sistema UPS con volani
Soluzione per le microinterruzioni
Battery “Hardening”
Manutenzione
Programma di sostituzione dei principali componenti
Componente Vita Attesa Note (per il tecnico manutentore)
Filtri aria 1-3 anni Controllare periodicamente i filtri (4 volte l'anno)
Pompa del vuoto 7 anni
Controllare periodicamente il livello e la pulizia dell'olio (ogni 6 mesi)Al fine di assicurare adeguata operatività, la pompa del vuoto va manutenuta una volta l'anno tramite sostituzione dell'olio.La pompa dell'olio va ritenuta guasta quando la pompa non mantiene il livello di pressione desiderato.
Ventole interne di raffreddamento 7 anni
Check dopo 5 anniVentole interne di raffreddamento del modulo di conversione di potenza
7 anni
Condensatori HV 7-10 anni I condensatori sono considerati guasti quando la loro capacità misurata è del 5% inferiore del valore nominale
……
Tecnologia PEMFC: Membrana a scambio Protonico
Soluzioni di continuità elettrica
Fuel Cell
Fuel Cell
+
+
Reformer
+
Fino a 8 ore di autonomia
Oltre a 8 ore
Bombole H2
……
MethanolCH3OH
WaterH2O
<100ppm CO, ~ 2% CO2<2ppm NOx,
0ppm ex. hydrocarbons
H2>99.95%
AMBIENTAIR
Membrane
SteamReformer
Vaporizer
CombustionChamber
Sistema integrato con reformer
ElectraGen™ XTR Skid 3 e 5 kW
Installazioni indoorCon serbatoio (220l)
Sistema modulare (parallelabile fino a 3
unità)
Installazioni in condizioni estreme
Esigenze di impianto• Lunga autonomia• Condizioni estreme dell’installazione• Restrizioni ambientali contro l’uso di gruppi elettrogeniCaratteristiche Fuel Cell• Reformer per autoproduzione idrogeno• Alimentazione con HydroPlus (miscela metanolo-acqua
in un serbatoio da 220l con autonomia fino a 48 ore)
Caso pratico (1): ElectraGen XTR Skid 5 kW
Il Cliente: SFR – VodafonePigna Corbino (Corsica)
Applicazione:Copertura GSM
Prodotto usato:ElectraGenTM XTR Skid 5 kW
Esigenze di impianto• Sostituzione di un generatore alimentato a GPL• Difficoltà di accesso al sito• Silenziosità della soluzione• Generazione in sito dell’idrogeno• Monitoraggio da remoto
Caso pratico (2): ElectraGenTM 5
Il Cliente: Orange UK - Elan Valley (Galles)
Applicazione:Alimentazione ponte radio in combinazione a un sistema di pannelli fotovoltaici e turbine eoliche (i tre sistemi sono a supporto di un banco batterie da 1000 Ah)
Prodotti usati:ElectraGen 5 e ElectraGen XTR (con reformer integrato)
Le ArmonicheCosa sono le armoniche?
Le armoniche sono delle componenti in frequenza associate alla frequenzafondamentale. Per la rete commerciale la frequenza nominale è 50 Hz.
Qual è la causa delle armoniche?
Carichi non-lineari possono generare armoniche in tensione e corrente chepossono arrecare effetti indesiderati sui dispositivi elettronici che vengonoprogettati per operare come carichi lineari.
Quali sono le cause di armoniche?
• Raddrizzatori
• Azionamenti AC & DC
• UPS
• Forni ad arco
• Carica batterie
Effetti sui sistemi di potenza
• Riduzione della vita delle apparecchiature (elettriche, elettroniche, cablaggi,protezioni,…)
• Interventi intempestivi delle protezioni a protezione dei carichi
• Disturbi nei processi vari (lavorazione, elaborazione, trasmissione,…)
Fundamental onlySupply
ActiveFilter
i compensation
i distortion
Load
Le armoniche vengono compensate dal filtro attivo tramite l’iniezione di una
corrente che compensa la distorsione causata dai carichi verso la rete;
La corrente di ingresso viene letta dal DSP, il quale calcola le armoniche da
compensare e la potenza reattiva;
Il filtro genera le armoniche (di segno opposto a quelle della rete) e le immette
nel circuito di potenza.
Filtro Attivo. Principio di funzionamento
2 UPS x 300 kVA in parallelo ridondante
kWkVA 2961.192.0
75.0300=⋅
⋅UPS Power demand (no PFC):
UPS input current (no PFC): AV
kW 51875.03400
296=
⋅⋅
2 x 300 kVA UPS (12-P)
% del carico UPS
Efficienza UPS Input PF THDi%
50% 92% 0.75 (no PFC)
8%(no PFC)
50% 92% 0.92(in PFC)
6%(in PFC)
+ Filtri attivi
Input PF THDi%
>0.95 <3% 2x100 A
>0.95 <3% 60 A
kWkVA 30092.0
92.0300=
⋅UPS Power demand (in PFC mode):
UPS input current (in PFC mode): AV
kW 7.47092.03400
300=
⋅⋅
……
NON DEVONO ESSERE PERSEGUITE A SCAPITO DI FUNZIONALITA’, AFFIDABILITA’, MANUTENIBILITA’ E
SICUREZZA DEGLI IMPIANTI
IL CONNUBIO PUO’ ESSERE OTTENUTO MIGLIORANDO L’EFFICIENZA DEL SISTEMA E UTILIZZANDO TECNOLOGIE
GREEN
Le esigenze di tipo economico e di carattere ambientale
Paolo Mistroni
Telemonitoraggio LIFE.net
LIFE.net: telediagnostica e telemonitoraggio 24/7
Programma di assistenza Chloride Expert
Massimizzare la disponibilità dell’UPS
Ispezione dei parametri di sistema vitali Analisi dei dati per l’esame dei trend Confronto con dati storici dal
comportamento conosciuto Previsione guasti
Minimizzare i costi dei downtime
Identificazione immediata dei problemi Risoluzione guasti al primo intervento DIMINUZIONE COSTI OPERATIVI
Requisiti dei clienti nella scelta di un UPS
Fonte: The Leadership Factor – Sondaggio nel Regno Unito, marzo 2009
5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Affidabilità del prodotto
Capacità dei tecnici di espletare il lavoro
Velocità di risposta a situazioni di emergenza
Rispetto di salute e sicurezza
Prodotto in grado di soddisfare specifiche esigenze
Qualità del lavoro in qualsiasi sito
Il personale dell’assistenza mantiene promesse e impegni
Il tecnico rispetta le regole e normative prestazionali specifiche del sito
Risposta a tutti i reclami
Prestazioni relative alla consegna
Requisiti dei clienti influenzati da LIFE.NET
Fonte: The Leadership Factor – Sondaggio nel Regno Unito, marzo 2009
5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Affidabilità del prodotto
Capacità dei tecnici di espletare il lavoro
Velocità di risposta a situazioni di emergenza
Rispetto di salute e sicurezza
Prodotto in grado di soddisfare specifiche esigenze
Qualità del lavoro in qualsiasi sito
Il personale dell’assistenza mantiene promesse e impegni
Il tecnico rispetta le regole e normative prestazionali specifiche del sito
Risposta a tutti i reclami
Prestazioni relative alla consegna
Distribuzione globale dei sistemi LIFE.NET Arabia Saudita Argentina Australia Austria Brasile Cile Cina Croazia Francia Germania Giappone Grecia India ITALIA Polonia Portogallo Regno Unito Repubblica Ceca Russia Singapore Siria Spagna Sud Africa Tailandia Turchia USA
26 stazioni LIFE.net >10.000 UPS collegati
Layout del centro di assistenza di telediagnostica
Siti UPS
Centro LIFE.net
Field Service Engineer
Master Monitoring Station
LIFE.NET opera all’interno del controllo Ups
CONTROLLO UPS
LIFE.net:sistema di
analisi e registrazione
EVENTI VALORI
CHIAMATE UPS A
CENTRO LIFE
Le chiamate dell’UPS verso il centro LIFE.NETROUTINE CALL
• Ad intervalli regolari programmabili, per esempio ogni 24 ore.
• Download degli eventi LIFE
• Acquisizione del normale trend di funzionamento dell’UPS
• Verifica del collegamento
EMERGENCY CALL
• Immediata notificadegli stati che possono compromettere il funzionamento dell’UPS.
• Manovre
• Guasti
• Condizioni critiche
Panoramica sull’applicazione LIFE.NET
Assistenza da “su richiesta” a “proattiva”
ANALISI DA ESPERTI DI UPS• UPS• AMBIENTE• CARICO• BATTERIA
TEAMDRIVE SERVICE
REFERENTETECNICOCLIENTE
REPORTING
Analisi dei report e osservazioni
Sezione eventi
– Dettagli sul guasto della rete elettrica
– Dettagli di brownout– Dettagli sui test della batteria– Dettagli sui sovraccarichi
Sezione grafica
– Corrente di uscita– Temperatura ambiente batteria– Altre misure selezionabili
Opzioni di collegamento degli UPS a LIFE.net
GSM• Soluzione non
intrusiva
• Ottimale in caso di indisponibilità delle linee cablate
PSTN• Linea telefonica
analogica
• Può essere una linea interna tramite PABX
• Linea dedicata significa non condivisa con altri apparecchi telefonici (fax o modem)
LIFE over IP
• Incremento della larghezza di banda di trasmissione
• Riduzione dei costi di comunicazione
• Alternativa alla lineatelefonica
• Client HTTP
Il centro di controllo LIFE.net in ITALIA
• 3660 UPS collegati al sistema LIFE.net
• Manutenzione Preventiva
– 450 UPS in stato di Environmental Warning al giorno
– 40 UPS in stato di Severe Warning al giorno
• Azioni proattive– 40 chiamate con clienti finali al giorno– 30 chiamate con tecnici dislocati nel terriotorio al
giorno.
• Gestione delle condizioni operative critiche:– 50 % casuate da guasti alle batterie– 30 % da condizioni ambientali (sovraccarichi, limiti di
corrente, sovratemperatura)– 18 % manutenzioni e/o interventi manuali– 2 % guasti di apparati di potenza e/o controllo
Se ci fossero altri dubbi o domande vi prego di scrivermi all’indirizzo e-mail: