Zdroje nepřerušovaného napájení (UPS) jsou klíčovou technologií všude tam, kde kritická nebo citlivá zařízení vyžadují konstantní a čisté napájení. Počínaje lékařskými přístroji a datovými centry až po systémy nouzové pohotovosti a průmyslového zpracování.
Historie UPS je poněkud zahalena tajemstvím, bez jasného data vynálezu a bez jména vynálezce, který by si jej mohl nárokovat. Zařízení tohoto typu se vyrábějí v závodě Eaton ve Finsku od roku 1962. Od té doby ušly dlouhou cestu a samotný Eaton vytvořil více než 200 patentovaných inovací souvisejících s technologií zálohování a konverze energie. Díky nedávným pokrokům ve vývoji mohou UPS hrát nyní rozhodující roli při realizaci energetického přechodu.
Co je UPS?
UPS je elektronické napájecí zařízení s baterií, které má dvě základní funkce: zálohování a čištění napájecího zdroje. Funguje tedy jako druh pojištění elektrické zátěže, což z něj činí životně důležitou součást v zajištění kontinuity podnikání.
V případě krátkého výpadku proudu UPS chrání kritická zařízení tím, že je nadále zásobuje energií z baterií, obvykle po dobu 5 až 30 minut, čímž překlene mezeru, dokud se nespustí generátor. Během delších výpadků napájení umožňuje plynulé vypnutí, aby se zabránilo poškození nebo ztrátě dat.
Ale i když je napájení k dispozici, jeho špatná kvalita může ohrozit zařízení napěťovými rázy, poklesy a různými přechodnými jevy, což platí dvojnásob v případě dnešních stále miniaturizovanějších a náchylnějších zařízení. UPS zajišťuje bezproblémové fungování těchto zařízení „vyhlazováním“ napětí dodávaného ze sítě.
Nejnovější vývoj v technologii UPS
Zatímco první taková zařízení byla analogová a měla kapacitu jen několik kilowattů, moderní UPS s digitálními signálovými procesory zvládnou velké objemy dat, což v kombinaci s několika megawatty výkonu umožňuje mnohem pokročilejší funkce a ovládání.
Souběžně s tím se zlepšila účinnost UPS, ztráty energie se snížily z přibližně 20 % před 30 lety na 3 % dnes a zároveň se používají menší konstrukce bez transformátoru, které vyžadují méně surovin. Nejnovější modely navíc těží z rychlejšího přepínání, vylepšené napájecí elektroniky a účinnějšího chlazení – to vše jsou důležité faktory vzhledem k rostoucím nákladům na energii i chlazení a samozřejmě také směřování k dekarbonizaci.
Společně tyto pokroky umožnily vznik modulárních řešení, která nabízejí snadnou škálovatelnost a údržbu – vše, co je třeba udělat pro rozšíření kapacity, je přidat další modul, přičemž jednotlivé moduly mohou dokonce procházet servisními zásahy, zatímco ostatní zůstávají online. Výsledkem je, že nejnovější UPS poskytují vyšší spolehlivost, dostupnost a odolnost při nižších nákladech.
Zatímco UPS tradičně spoléhaly na olověné baterie, dnes jsou doplněny lithium-iontovými bateriemi, které jsou menší, lehčí a vhodnější pro překlenutí delších období bez napájení. Přidejte k tomu vývoj superkondenzátorů, které samy o sobě nejsou bateriemi, ale mohou ukládat a rychle vybíjet velké množství elektřiny, a zcela nové způsoby použití se stávají možné.
Chytřejší sítě díky UPS
Jinými slovy, role technologie UPS se přesouvá od ochrany kritických zátěží k ochraně elektrické sítě jako celku. Nejnovější generace UPS se systémem EnergyAware od společnosti Eaton, jsou tzv. síťově interaktivní, což znamená, že zvládnou obousměrné, nikoli pouze jednosměrné toky energie: namísto pouhého odebírání energie jsou tyto chytré UPS také schopny dodávat přebytečnou energii zpět do sítě – bez jakýchkoli kompromisů v jejich provozu.
Na jedné straně to usnadňuje snížit krátkodobou a dlouhodobou zátěž elektrické sítě ve špičce a na druhé straně to podporuje expanzi obnovitelných zdrojů, které podléhají větším výkyvům než konvenční, tedy fosilní zdroje energie. Umožněním stabilizace sítě, místního řízení napájení a pokročilého řízení energetických toků tak mohou moderní UPS významně přispět k energetickému přechodu.
Další vývoj v této oblasti bude již méně o zlepšování účinnosti samotné UPS a více o tom, jak může řídit, ukládat a využívat různé zdroje energie v zájmu udržitelnosti. Pokud například elektřina uložená v UPS datového centra pochází ze 100 % z obnovitelných zdrojů, pak ztráty ve výši 3 % nevytvářejí žádné další emise a mají menší dopad na udržitelnost.
Budoucí výzvy
Pozornost okolo emisí během životního cyklu se proto bude stále více přesouvat od emisí způsobených provozem UPS k udržitelnosti výrobních procesů. Tento přístup, známý také jako „cradle to gate“, klade důraz na uhlíkovou stopu produktu od začátku výroby až do okamžiku jeho prodeje. Pro zákazníky se tak stává stále důležitější, jaké zdroje a kolik je na výrobu UPS vynaloženo, včetně typu a množství energie spotřebované při výrobě.
Vzhledem k tomu, že se UPS blíží limitům toho, co je možné z hlediska zvýšení účinnosti, je nyní pozornost věnována jiným aspektům, jako je zdroj energie záložních generátorů. Tím je stále často motorová nafta nebo plyn, přičemž ani jeden z nich není ideální.
Hovoříme-li o službách, které mohou UPS poskytovat pro elektrickou síť, je rovněž důležité neztratit ze zřetele jejich primární účel, totiž dodávat čisté, nepřerušované napájení kritickým zařízením. Jak již bylo řečeno, UPS budoucnosti však bude schopna udělat mnohem více než jen toto, aby mohla posloužit jako základní stavební kámen při přechodu k nulové uhlíkové stopě.
Chcete -li se dozvědět ještě více o UPS, jak správně zařízení zálohovat a co všechno při výběru zohlednit, přijďte na školení 4.10. 2022 konané v rámci Eaton tour. (22.8.2022)