儲能取代低效率發電機 資產最佳化兼顧節能

2022-08-17
淨零碳排已成為全球政府與產業重要趨勢,台灣也在近兩年啟動關鍵能源轉型,不只用電大戶條款已上路,科技大廠紛紛加入RE100,再加上歐盟提出的碳邊境調整機制(Carbon Border Adjustment Mechanism,CBAM)預計在2026年全面生效,在在都顯示出低碳轉型的重要性。

伊頓台灣區電氣事業部行銷與技術支援協理江嘉倫指出,全球正在朝向數位化與智慧化發展,可預期的是用電與用水需求也將同步升高,然而隨著氣候變遷日益加劇,在國際趨勢的推動、品牌客戶要求,以及所在地法規變化與各國政策影響下,減碳也成為一大課題。面對能源結構轉型但用電量攀升的兩難,如何與環境共存、永續發展,已成為資料中心亟需面對的挑戰。

優先從軟硬體效率著手

「關鍵是如何把能源使用得更有效率或是讓產出能源的方式更加永續,甚至直接採用乾淨的電力,」她提到,最直覺的方法就是先從軟硬體設備的效率著手,舉例而言,不斷電系統的效率只要提升1%就可以獲得很可觀的節能。例如伊頓不斷電系統雙轉換效率已達97.5%,若是在節能系統(ESS)模式下,效率更可達到99%。即使UPS負載量較低,也可以透過可變電力模組系統(VMMS)進行優化,從而實現高效率。

DCIM資料中心管理系統VCOM,具備3D建模技術,能呈現資料中心以及整個企業的所有階層,落實維運可視化目標。

「模組化設計的好處除了可以取得快速維修的好處外,初期的投資也可以有效減少,甚至依據資料中心的用電需求而彈性地擴充與縮減,這也是節能的一種手法。企業只需要把框架設計好,電力模組就可以隨需投資,若是再搭配VMMS,更可以減少不必要的能源損耗。」江嘉倫解釋,一般UPS至少要運轉在70%至80%以上負載效率才會最高,一旦低於半載,效率便直轉而下,因此遇到低負載時,UPS的效率就會大打折扣,造成能源轉換時的浪費。

她進一步說明,在一個N+1多機並聯的情形之下,負載會分散至各台UPS,而導致每台UPS的負載量可能只處於30%以下,而VMMS可根據UPS的實際負載量,動態調整與優化UPS系統內部各模組元件的運行狀態,特別是當系統在低負載運作模式下時,該功能便會自動將閒置的UPS轉入休眠狀態,僅保持必要的電力模組供應負載系統所需的有效電力,以減少非必要性的能耗。

除了提升硬體設備的效率之外,藉由管理軟體將資產最佳化,也能進一步提升用電效率。例如DCIM資料中心管理系統VCOM,具備3D建模技術,能呈現資料中心以及整個企業的所有階層,包含電源、空間、環境、IT網路以及虛擬化的軟體,並且確定各種IT資產的問題,包括伺服器、VM host、VM guest、交換器、電源分配器(PDU)、不斷電系統(UPS)和大型設施設備等,落實維運可視化目標。尤其在企業內部環境中,不少伺服器其實都是低效運轉,對此,VCOM可以偵測每一台伺服器,瞭解其運作情況,並且主動將企業應用程式遷移統合到某些伺服器上,如此一來,利用率就可以大幅提升,也能藉此收到節能的成效。

儲能取代高碳排發電機 

根據聯合國IPCC公布氣候調查報告,為了避免氣候變化帶來嚴重影響,各國必須在2050年前將溫室氣體排放總量降至零排放。對此,已有越來越多的政府和企業正在制定或實現淨零排放目標。

江嘉倫認為,減碳已經成為國際趨勢,從資料中心整體的用電架構來看,要維持資料中心營運不中斷,除了不斷電系統外,用於緊急供電的發電機也是重要關鍵。然而,許多發電機都是柴油發電,只要一啟用就會有大量碳排產生。「用儲能裝置來取代無效率的發電是國際的趨勢走向,特斯拉儲能設備將在夏威夷打造一座大型的儲電基地以取代燃媒電廠,便是很典型的應用場景之一,」她指出,資料中心也能運用儲能設備來取代發電機,好處是可以解決柴油發電機碳排放的問題,而且儲能設備除了可以用來因應緊急的用電需求之外,還可以因應用電大戶條款要求,並且用來削峰填谷降低電費,帶來多重的好處。

「近一年來,台灣用電較為緊張,聽聞許多大型企業會被要求或拜託降載,但是降載時生產設備不能中斷,只好利用發電機來補足所需的電力,但是柴油一燃燒,不僅有高昂成本的問題,還有碳排放的議題,而這也驅使企業開始檢視自身的發電設備,希望能將其汰換。」她提到,近期電價調漲也是一大因素,儲能設備的最實質的好處就是降低電費,光是削峰填谷就能讓回本期大幅縮短。

永續循環是未來思考方向 

資料中心若想落實環境永續,除了節能、提高能源使用效率之外,運用可再生能源設計也至關重要。包含國際三大雲端服務供應商也都提出了他們對永續發展的承諾,Google宣布,到了2030年,全球的辦公室與資料中心都將直接使用再生能源,而微軟也提出2025年前Microsoft Azure全球機房將100%使用可再生能源的承諾,至於AWS的目標則是在2025年為全球基礎設施提供100%可再生能源。

伊頓台灣區電氣事業部行銷與技術支援協理江嘉倫指出,儲能設備除了可以用來因應緊急的用電需求之外,還可以因應用電大戶條款、取得削峰填谷降低電費的多重好處。

江嘉倫認為,永續資料中心不只是引進可再生能源或是運用天然資源,例如現今有許多資料中心都建立在德國、荷蘭等溫帶較為涼爽的地區,其實更應該考量如何進行善的循環,例如Facebook位於丹麥Odense的資料中心便是將伺服器產生的廢熱回收並與當地Fjernvarme Fyn暖氣公司合作,為當地居民供應暖氣。台灣也可以借鏡這樣的案例思考可行性,將廢熱轉換成能源的一部份。例如現今有種熱泵熱水器可以吸收空氣中的熱作為電力的來源,幫水加溫供應家庭洗澡用的熱水,而排出來的冷風則可以成為冷氣之用。資料中心能否採取同樣的設計或其他層面的運用,也值得思考。


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