Power of Six: 6 zásad společnosti Eaton pro efektivní systémové inženýrství a integraci

Neil Potter - vedoucí zákaznických řešení - nízkonapěťové rozváděče, Eaton EMEA

Grant Bilbow - manažer řešení pro digitální datová centra, Eaton EMEA

Představujeme koncept „Power of Six“, což je soubor šesti zásad, které jsou základem našeho systematického přístupu nejen k návrhu datových center. Holistický pohled „Power of Six“ zvyšuje hodnotu řešení společnosti Eaton, která se přizpůsobují vašim požadavkům na energetickou infrastrukturu a pomáhají vám pokročit směrem k plně soběstačnému a optimalizovanému datovému centru.

V tomto článku prozkoumáme, jak nám použití principů systémového inženýrství pomáhá snížit designérská rizika, zjednodušit návrh a optimalizovat výkon vašeho datového centra. Využíváme při tom metodický, multidisciplinární přístup, který zohledňuje systémové komponenty a jejich vzájemné závislosti v celém svém životním cyklu, což umožňuje vytvářet skutečně komplexní inženýrská řešení a generovat tak obchodní i technické benefity.

Důležitým prvkem tohoto přístupu je začlenění digitální vrstvy, kterou je například naše sada Brightlayer Data Centres. Jde o portfolio digitálních softwarových řešení, které vám pomůže efektivně spravovat stále složitější ekosystémy informačních technologií (IT) a provozních technologií (OT) a zároveň vám poskytne úplný systémový přehled o tzv. bílých a šedých zónách vaší infrastruktury.

Projděme si jednotlivé zásady, abychom lépe pochopili jejich význam:

1. Návrh kritických součástí energetického systému: První zásada se zaměřuje na pochopení vlastností, chování a dopadů kritických součástí energetických systémů. Pochopením těchto nuancí můžete optimalizovat výkon, zvýšit energetickou účinnost a nakonec efektivně uspokojit potřeby IT. Toho lze dosáhnout provedením analýzy každé komponenty, včetně jejího účelu, vlastnosti a interakce v rámci systému. Pomocí digitální softwarové platformy můžete optimalizovat umístění, správu a integraci zařízení. Cílem je zvýšit výkonnost, předvídat poruchy a optimalizovat využití prostřednictvím podrobného návrhu každé komponenty a důkladného pochopení interakce všech komponent od samého počátku, od elektrické sítě až po čip.

Tato zásada pomáhá pochopit vlastnosti komponent a jejich vliv na elektrické veličiny, jako je napětí, proudová kapacita a impedance. Pro zvýšení účinnosti je důležité snížit energetické ztráty komponent a zároveň zlepšit výkonový faktor (účiník) a vyvážit zátěž. Systémy by měly být navrženy s ohledem na redundanci a spolehlivost, s redundantními kritickými komponentami a prediktivní údržbou na úrovni komponent. A konečně, zohledněním kritických složek můžete v provozní fázi využít analýzu dat ke zlepšení účinnosti, maximalizaci utilizace a předvídání problémů, což je pro zavedení správy aktiv a monitorování jejich stavu zcela zásadní.

2. Správa aktiv a monitorování stavu: Druhá zásada zdůrazňuje význam začlenění digitální vrstvy do systému řízení spotřeby. Tento krok umožňuje monitorování a správu aktiv, což otevírá cestu k zavedení proaktivních opatření, zvýšení životnosti a optimalizaci výkonu. Průběžné monitorování a údržba zajišťují, že všechny komponenty pracují s maximální účinností, a zároveň identifikují potenciální rizika, která mohou v systému vzniknout. Tento princip umožňuje vytvořit plán optimalizace výkonu, prodloužení životnosti, předvídání poruch a také výměnu a modernizaci hardwaru dříve, než jeho stav začne představovat problém.

Využití digitální vrstvy s funkcemi digitálního dvojčete ve spojení s umělou inteligencí (AI) a funkcemi strojového učení umožňuje optimalizovat výkon již ve fázi návrhu tím, že identifikuje oblasti, kde zařízení nemusí fungovat podle předpokladů. Můžete také sledovat energetickou účinnost prostřednictvím monitorování spotřeby a optimalizovat využití a výkon celého systému. Například v rámci distribuce elektrické energie je důležité sledovat využití zátěže a teplotu, zejména oteplení vinutí transformátorů, a taktéž sledovat opotřebení spínacích kontaktů v rozváděčích. Sledování stavu na této úrovni umožňuje bezpečně přejít k návrhu systému.

3. Návrh systému: Protože je třeba zohledňovat i vzájemné závislosti mimo napájecí systém, vyžaduje tato zásada širší přístup k návrhu systému a nehledět na něj jako na pouhou sérii funkčních bloků. Správně integrované součásti minimalizují plýtvání energií a zajišťují efektivní využití výkonných zátěží, jako je chlazení, aby se snížily nároky na provoz napájecího systému. Dobře navrženým integrovaným systémem můžete omezit poruchovost komponent, optimalizovat jejich využití a prodloužit jejich životnost, což následně přispěje k dosažení vašich provozních cílů stejně jako cílů udržitelnosti. Lepší komunikace a propojení mezi součástmi systému může přispět ke snížení latence poskytovaných dat, což následně vede k optimalizaci a uchování výkonu systému a zajišťuje vyšší energetickou účinnost.

4. Energetická účinnost: Pokud se ve fázi návrhu zaměříte na možnosti minimalizace ztrát energie a optimalizace účinnosti systému, může vám přístup systémového inženýrství pomoci dosáhnout cílů udržitelnosti a snížit provozní náklady. Zvážení a výběr správného vybavení umožňuje zlepšit celkovou energetickou účinnost. Například v nízkonapěťových systémech se použitím měděných přípojnic sníží ztráty energie přibližně o 25 % ve srovnání s hliníkovými.

Ruku v ruce s tím je zde digitální softwarová platforma, která sleduje a řídí energetickou účinnost pomocí strojového učení a umělé inteligence, aby lépe pochopila, v jakém bodě energetické distribuce může docházet ke ztrátám a jak jim lze předcházet. Ve spojení s dalšími opatřeními, jako je optimalizace délky kabelů a používání transformátorů s nízkými ztrátami, umožňuje tento přístup úsporu energie a podporuje integraci s obnovitelnými zdroji energie.

5. Integrace s obnovitelnými zdroji energie: Obnovitelné zdroje energie jsou v energetickém ekosystému stále důležitější. Je proto nezbytné pochopit dopad integrace obnovitelných a alternativních zdrojů energie na výkon soustavy a kvalitu elektrické energie. Správně provedená integrace pomáhá zajistit odolné a spolehlivé napájení a snižuje pravděpodobnost výpadků.

Jedním z dopadů, jimž je třeba porozumět, je dopad menšího množství rotující hmoty a menší setrvačnosti obnovitelných zdrojů, což ovlivňuje kvalitu toku energie skrze napájecí systém kvůli menší regulaci frekvence a větší volatilitě. Je třeba si také uvědomit vliv na harmonické a kolísavé napětí vyplývající ze zavedení většího počtu zdrojů energie na bázi měničů. Digitální vrstva umožňuje porozumět kombinaci on-site a off-site obnovitelných zdrojů a sledovat spotřebovávaný výkon a jeho zdroj. Řízení proměnlivosti dodávek a zajištění stability elektrické sítě vyžaduje flexibilní a dynamický design.

6. Flexibilní a dynamický design: Potřebujete flexibilní a dynamický přístup k návrhu, abyste se mohli přizpůsobit měnícím se požadavkům a novým technologiím, jako je umělá inteligence. Vlastní schopností se neustále přizpůsobovat zajišťujeme, že naše řešení zůstávají validní a efektivní i v takto rychle se vyvíjejícím prostředí. Naše produkty jsou tak schopny čelit výzvám spojeným s proměnlivým zatížením v důsledku kolísání poptávky a výroby energie, což v konečném důsledku znamená schopnost optimalizovat provoz systému, úrovně napětí a ztráty výkonu. Integrací digitální softwarové platformy dokážeme identifikovat potřebné změny v daném projektu stejně jako zvolit nejlepší způsob provedení případných úprav, přičemž rozumíme jejich dopadu a této znalosti využíváme k další optimalizaci flexibility.

Závěrem lze říci, že pokud je konečným cílem vytvořit plně soběstačné a optimalizované datové centrum, pak se jako odvětví musíme posunout směrem k systémovému designu. Abychom toho dosáhli, musíme společně přijmout soubor zásad a osvojit si systémové myšlení. „Power of Six“ je účinným prostředkem, jak toho dosáhnout. Musíme začít používat integrované digitální softwarové platformy, a to nejen během provozu, ale již v raných fázích návrhu a dále v průběhu celého životního cyklu datového centra. Výsledkem je mnohem méně náročné zvyšování provozní hodnoty a využívání inteligentních a akčních insightů, které vycházejí z dat.

V této nejisté době platí, že abychom vyhověli vyvíjejícím se požadavkům na energii a životní prostředí, musíme začít přemýšlet jinak.

Chcete-li se dozvědět více o našem přístupu k systémovému inženýrství nebo o řešení xIntegra, navštivte webové stránky. (8.10.2024)