Presentazione di PowerPoint

SEMINARIO
“Soluzioni per un moderno Data Center
Piccole e grandi centrali termo-frigorifere”
Sala Multimediale di TeleLiguriaSud
La Spezia, 04 luglio 2014
Piller Italia Srl
1
UPS rotanti totalmente flessibili ad
elevata efficienza energetica
Ing. Lanfranco Pedrotti
Piller Italia srl
Piller Italia Srl
2
Presentazione azienda
Dal 1909 Piller produce
macchine elettriche con
particolare attenzione
a qualità e affidabilità.
Piller Power Systems GmbH
Osterode / Germania appartiene
al Gruppo inglese
Langley Holdings plc.
Piller Italia Srl
3
Prodotti
 Gruppi rotanti di continuità fino a 2500 kVA:
- a batteria; con volano; con diesel integrato.

Gruppi statici di continuità
 Commutatori statici

Sistemi di alimentazione aeroportuali a 400 Hz

Convertitori di frequenza 50/60 Hz

Sistemi di alimentazione per applicazioni militari
Piller Italia Srl
4
Servizi
 Studi di fattibilità
 Supporto tecnico
 Posa in opera
 Commissioning/training operatore
 Prove di funzionamento
 Manutenzione e riparazione
 Diagnosi e ricerca guasti
 Diagnostica e supporti remoti
 Noleggio UPS rotanti e Banchi di carico
Piller Italia Srl
5
Piller Italia
Parliamo di Paradigmi … un esempio
Piller Italia Srl
6
Piller Italia
Parliamo di Paradigmi … un esempio
Piller Italia Srl
7
Piller Italia
Parliamo di Paradigmi …
Se la vista ci può ingannare …
figuratevi le nostre idee
e le nostre convinzioni
Piller Italia Srl
8
Piller Italia
I paradigmi nella continuità elettrica …
A) Conosco gli UPS statici a batteria con gruppo elettrogeno, perché cambiare ?
B) Gli UPS rotanti sono gruppi elettrogeni con il volano !
C) Mi hanno detto che gli UPS rotanti sono costosi, perché utilizzarli ?
ESPLORIAMO INSIEME UN NUOVO MONDO …
Piller Italia Srl
9
Piller Italia
Sistemi UPS statici
Sistemi UPS rotanti
Onda sinusoidale artificiale generata Onda sinusoidale naturale generata da una
da dispositivi elettronici di potenza,
macchina sincrona trifase
IGBT (transistor)
V≡ f
Potenza unitaria fino a 500/600 kVA.
Paradigma A)
x
φ
Potenza unitaria fino a 2500 kVA.
Piller Italia Srl
10
UPS Piller: UNIBLOCK
Cuore del Sistema
Cosa è UNIBLOCK:
Macchina Sincrona Trifase
con doppio avvolgimento
statorico
Piller Italia Srl
11
UNIBLOCK: l’evoluzione costruttiva
Motore
Generatore
Tecnologia standard fino agli anni “80
Motore di
lancio
Avvolgimento
„motore“
Avvolgimento
„generatore“
Ventola
Macchina compatta mono - rotore
progettata da Piller nell ‘anno 1981
Raddrizzatore
rotante
Eccitatrice
Unica macchina elettrica estremamente affidabile
comprendente motore e generatore
Piller Italia Srl
12
UNIBLOCK è un filtro per le armoniche
La gabbia di smorzamento
annulla gli effetti dei campi
magnetici rotanti prodotti dalle
correnti armoniche.
Attenuazione delle
armoniche fino al 99%
Assenza di condensatori
Piller Italia Srl
13
Durante un corto circuito:
I cc
?
Icc
- Carico NON protetto
- Selettività protezioni: ?
In assenza di rete o con gruppo elettrogeno,
una corrente fino a 3 volte la corrente
nominale NON è sufficiente a garantire
l’intervento tempestivo delle protezioni e il
distacco dell’utenza
- Carico SEMPRE protetto
- Selettività protezioni: SEMPRE garantita
Una corrente fino a 14 volte la corrente
nominale garantisce l’intervento
tempestivo delle protezioni, in QUALSIASI
condizione, anche in assenza rete o con
gruppo elettrogeno
Piller Italia Srl
14
Raffreddamento
Ventilatore integrato
Un UNICO ventilatore montato sul
rotore della macchina Uniblock
raffredda il sistema, senza la
necessità di elettroventilatori
elettrici ausiliari
Temperatura max: 40 °C
Media giornaliera: 35 °C
No Condizionamento
Piller Italia Srl
15
Modularità
Quadro comando e controllo
Uniblock
Powerbridge
Batterie
Motore diesel
Piller Italia Srl
16
Powerbridge
TAGLIE:
6 MJ
16 MJ
21 MJ
45 MJ
Magnete di trazione
Cuscinetto superiore
Eccitazione senza spazzole
Macchina sincrona principale
Volano
Cuscinetto inferiore
Piller Italia Srl
17
Sistemi di accumulo
Batteria o Volano ?
Accumulo
chimico
Accumulo
cinetico
Temp. ambiente
20°C
0-40°C
Spazio occupato
n x m²
1,5 m²
Vita attesa
10 anni
20 anni
Riciclo
si
(>98%)
si
(>99 %)
Da min. a ore
Da sec. a min.
Range autonomia
Taglie: 6, 16, 21, 45 MJ
Piller Italia Srl
18
UBT : UPS con Batteria

Collegamento semplice alla batteria di uno dei due avvolgimenti statorici

Trasferimento energia tramite inverter a tiristori

Contenuto energetico modificabile cambiando il numero di celle batteria

Ridondanza tramite paralleli di batteria
Paradigma B
Piller Italia Srl
19
UBT : UPS con Volano

Accumulo energetico tramite un volano
ad asse verticale
 Volano libero di ruotare
 La sua velocità determina l’energia
accumulata

Trasferimento di energia attraverso un
convertitore a tiristori

Solo 2 cuscinetti

Sistema compatto

Spazio ridotto

Possibilità parallelo volani

Accumulo fino a 45 MJ
Piller Italia Srl
20
UBT : UPS con Volano
Powerbridge
Convertitore Macchina Uniblock
di frequenza
Pannello Interruttori Rete,
comandi uscita e bypass
Piller Italia Srl
21
UBT con Genset esterno DeRUPS
Genset a monte
Genset a valle
Piller Italia Srl
22
UBT con Genset esterno DeRUPS
Potenza Attiva
Potenza Reattiva
M/G
Uniblock
Batteria
Powerbridge (volano)
Piller Italia Srl
23
UBT con Genset esterno DeRUPS
Potenza di
bilanciamento
G
Powerbridge
24
M
G
Potenza
principale
Controllo
Uniblock
Piller Italia Srl
24
UBT con Genset esterno DeRUPS
Frequenza
±1
%
Energia erogata
dal RUPS
Potenza
Carico
Energia assorbita
dal RUPS
Tempo
Genset
power
0
Potenza RUPS
25
Tempo
Piller Italia Srl
25
UBT con Genset esterno DeRUPS
Risposta al gradino
del 50% di un Genset
senza UBT
Risposta al gradino
del 50% di un
Genset supportato
da un UBT con
volano
26
Piller Italia Srl
26
UBTD : UPS con Diesel integrato e
Batteria o Volano (DUPS)
Con Batteria

Maggiore autonomia

Riduzione avviamenti diesel

Il carico viene trasferito in maniera
soft al diesel

Risparmio carburante
Con Volano

Il volano permette un adeguato
ritardo nell’avviamento del diesel

Accoppiamento tra diesel e
generatore con giunto a ruota libera

Risparmio spazi occupati

Breve tempo di ricarica max 2 minuti
Piller Italia Srl
27
UBTD : Parte Diesel
Quadro
controllo motore
Motogeneratore
Piller UNIBLOCK
Accoppiamento
elastico
Motore Diesel
Basamento
Supporti elastici
antivibranti
Giunto meccanico
a sorpasso (ruota libera)
Piller Italia Srl
28
UBTD : Parte Volano e quadro
Powerbridge
Convertitore
di frequenza
Pannello
comandi
Reattanza Interruttori Rete,
uscita e bypass
Piller Italia Srl
29
UBTD : Layout finale
Piller Italia Srl
30
Confronto economico tra UPS rotanti
e statici nel TCO
Confronto economico tra le due tecnologie, nel:
a) Tempo: ciclo di vita dell’impianto (15 anni)
b) Spazio: stesse condizioni al contorno (locali+UPS+Accumulo+GE+Condiz.)
considerando che il Costo totale nel ciclo di vita (TCO) è pari a:
TCO = Ci + Co + Cf
Ci = Costo investimento iniziale (CAPEX)
Co= Costi operativi di funzionamento (OPEX): Cg + Cm + Cs
Cf = Costi finanziari (costo del denaro/inflazione + costo spazi)
Paradigma C)
Piller Italia Srl
31
Confronto economico tra UPS rotanti
e statici
DATI DI PROGETTO
Potenza del Data Center
2.550 kW
Potenza specifica
1.500 W/mq
Superficie Data Hall
1.700 mq
Numero stanze
10
Superficie media stanza
170 mq
Potenza per ogni stanza
255 kW/stanza
Costo energia
0,15 Euro/kWh
Classificazione
TIER IV
Piller Italia Srl
32
Confronto economico tra UPS rotanti
e statici
SOLUZIONE
TRADIZIONALE
IMPIANTO ELETTRICO
Continuità
Accumulo energia
IMPIANTO TERMOFLUIDICO
Produzione freddo
Condizionatori di precisione
Aria entrante
Temperatura in/out H2O refrigerata
SOLUZIONE INNOVATIVA
UPS statico ad alta
UPS rotante con motore
efficienza, funzionamento
Diesel in container
in doppia conversione
Batterie a vaso aperto,
autonomia dieci minuti,
monitoraggio batterie
Accumulo energia
cinetica, volano
Powerbridge
Chillers convenzionali
Chillers con sezione di
FREE-COOLING
condizionatori CW con
doppia batteria con
ventilatori AC e valvole
H2O a 3 vie
condizionatori CW con
doppia batteria con
ventilatori EC (inverter),
valvole H2O a 2 vie
24 °C/50% Rh
7/12 °C
32 °C/30% Rh
15/20 °C
Piller Italia Srl
33
Soluzione tradizionale: UPS statico
Piller Italia Srl
34
Soluzione innovativa: UPS rotante
Piller Italia Srl
35
UPS statico Vs UPS rotante
GRUPPO ELETTROGENO CON
RELATIVO LOCALE O CONTAINER
UPS STATICI
QUADRO COMMUTAZIONE E/ O
PARALLELO
CONDIZIONATORI UPS
UPS CON ACCUMULO INERZIALE E MOTORE
DIESEL POSTO IN CONTAINER SENZA
NECESSITA’ DI CONDIZIONAMENTO
(SOLO VENTILAZIONE)
BATTERIE CON RELATIVO LOCALE
CONDIZIONAMENTO E
VENTILAZIONE LOCALI BATTERIE
Piller Italia Srl
36
Confronto economico tra UPS rotanti
e statici
CONFRONTO INGOMBRI IMPIANTISTICI
SOLUZIONE
TRADIZIONALE
DESCRIZIONE
Consegna Media Tensione
Cabina trasformazione
Quadri principali di distribuzione
Quadri parallelo GE
UPS
Batterie (vaso aperto autonomia 10')
Gruppi elettrogeni
Gruppi frigo
Corridoi / cavedi (25-30%)
Altri locali invariati tra le due soluzioni
Superficie IT compreso spazi accessori
Totale superfici
Risparmio superfici
Risparmio superfici percentuale
m2
80
130
350
100
320
700
700
237
1.000
2.150
2.210
7.977
SOLUZIONE
INNOVATIVA
m2
80
130
300
600
290
350
2.150
2.210
6.110
1.867
23%
Piller Italia Srl
37
Confronto economico tra UPS rotanti
e statici
SOLUZIONE
TRADIZIONALE
SOLUZIONE
INNOVATIVA
Carico CED
Carico UPS (2N - TIER IV 90%)
Rendimento UPS
100%
45%
95
100%
45%
94,35
Perdite complessive di tutti gli UPS [kWe]
Energia elettrica dissipata dall'UPS [MWhe/anno]
128
1.117
144
1.262
Perdite Accumulo energetico [kWe]
Energia elettrica dissipata dall'accumulo energetico [MWhe/anno]
2,20
19
0
0
Energia elettrica per condizionamento loc. UPS [MWhe/anno]
387,1
0
0
9
108
0
1.632
1.271
244.748,83
190.628,55
DESCRIZIONE
Energia elettrica consumata per la ventilazione container [MWhe/anno]
Energia elettrica utilizzata per condizionamento (riscaldamento
raffrescamento) locale batteria (ventilazione naturale/forzata temp 15-25°C)
e relativa ventilazione [MWhe/anno]
Totale energia elettrica dissipata o utilizzata per conzionamento
perdite MWhe/anno]
Costo totale energia elettrica dissipata o utilizzata per conzionamento
perdite [euro/anno]
€
Risparmio economico annuo
DATI UTILIZZATI
Costo energia elettrica [euro/kWh]
Potenza nominale CED [kW]
COP medio annuo centrale frigo, compreso ventilazione e pompe
54.120,28
0,15
2.550
2,89
Piller Italia Srl
6,98
38
Confronto economico tra UPS rotanti
e statici
SOLUZIONE
TRADIZIONALE
COSTI DI INSTALLAZIONE INIZIALI
Cabine elettriche mt di trasformazione
Maggior onere quadro di parallelo GE, quadro UPS, quota parte distribuzione
N. 2 + 2 UPS rotanti da 1500/900 kW con n.4 serbatoi 15.000 litri
n. 3+3 UPS 1000kW con batterie a vaso aperto autonomia 10' e monitoraggio batterie
n. 2+2 UPS 200kVA con batterie a vaso aperto autonomia 10' e monitoraggio batterie
n. 3+3 GE 2000kW con n. 6 serbatoi da 15.000 litri
Condizionamento locale UPS e batterie
TOTALE
1.400.000,00
700.000,00
Maggior onere spazi (1.867 mq x 2.000 euro/mq)
3.734.000,00
TOTALE
COSTI PER MANUTENZIONE STRAORDINARIA
Sostituzione condensatori e ventilatori (7° anno)
COSTI PER GESTIONE ANNUA
Costo per perdite energetiche e condizionamento
1.200.000,00
7.760.000,00
2.900.000,00
250.000,00
4.080.000,00
400.000,00
9.730.000,00
13.464.000,00
SOLUZIONE
TRADIZIONALE
Sostituzione cuscinetti (10° anno)
Sostituzione batterie (10° anno)
SOLUZIONE
INNOVATIVA
8.960.000,00
8.960.000,00
SOLUZIONE
INNOVATIVA
92.000,00
1.150.000,00
200.000,00
SOLUZIONE
TRADIZIONALE
244.748,83
Piller Italia Srl
SOLUZIONE
INNOVATIVA
190.628,55
39
Confronto economico tra UPS rotanti
e statici
Piller Italia Srl
40
UBT con Genset esterni DeRUPS
Rete
M/G
G
G
D
M/G
D
M/G
G
G
G
D
G
M/G
G
Bypass
Carichi
Piller Italia Srl
41
UBT con Genset esterni DeRUPS
Rete
M/G
M/G
M/G
M/G
G
G
G
G
D
D
D
D
G
G
G
G
Carichi
Piller Italia Srl
42
Parallelo Isolato (IP-System) con
UBT e Gensets esterni DeRUPS
Fino a 20 MW
rimanendo in
bassa tensione
D
D
G
G
M/G
M/G
G
G
Carichi critici
Carichi Short-Break
Piller Italia Srl
43
UBTD con Diesel e Volano (DUPS)
Rete
D
M/G
G
D
M/G
G
D
M/G
G
D
M/G
G
Carichi
Piller Italia Srl
44
UPS rotanti in Media Tensione
Reattanza
Quadro MT
Powerbridge
Transformatore
Uniblock e motore diesel
Piller Italia Srl
45
Stabilizzazione delle Smart Grid
Stabilizza tensione e frequenza durante il funzionamento in isola.
Rete
Parco eolico
Parco fotovoltaico
Carico
UNIBLOCK UBT PCD
Motori a Gas, turbine, etc.
Piller Italia Srl
46
Case study
OBIETTIVI:
 Riqualificazione impianto cracking polimeri
 Avviamento diretto pompe di processo critico
 Miglioramento affidabilità del sistema
VINCOLI
 Installazione all’aperto (T = 45°C)
 Spazio limitato
 Manutenzione separata UPS e genset ogni 15 mesi
SOLUZIONE (DeRUPS)
 UBT1670 con volano da 16,5 MJ
 n.1 x Gruppo elettrogeno da 1000 kVA a VALLE dell’UPS
Piller Italia Srl
47
Case study
Schema elettrico (DeRUPS)
Piller Italia Srl
48
Case study
Layout container
6.500 mm
10.500 mm
Piller Italia Srl
49
Case study
Layout installazione
9m
16 m
Piller Italia Srl
50
Case study
Piller Italia Srl
51
Case study
OBIETTIVI:
 Riqualificazione rete MT/BT
 Ampliamento CED
 Miglioramento efficienza energetica
 Miglioramento affidabilità del sistema
VINCOLI
 Locali tecnici esistenti
 Spazio limitato
 Utilizzo di gruppi elettrogeni e batterie esistenti
 Installazione durante funzionamento CED
SOLUZIONE
 UBT625 con volano da 16,5 MJ
 UBT625 con batterie esistenti
 n.2 x commutatori statici da 1000 A
Piller Italia Srl
52
Case study
Schema elettrico: prima della riqualificazione
Piller Italia Srl
53
Case study
Schema elettrico: dopo la riqualificazione
Piller Italia Srl
54
Case study
Layout locali
8,5 m
6,5 m
Piller Italia Srl
55
Case study
Foto UBT 625 a batteria
Piller Italia Srl
56
Case study
Foto UBT 625 con volano da 16,5 MJ
Piller Italia Srl
57
Conclusioni …. i nuovi paradigmi
La soluzione con UPS rotanti nei Data Center:
 migliora la qualità dell’energia
 è flessibile per l’utilizzo di diversi tipi di accumulo
 garantisce una alta affidabilità dell’impianto
 non richiede il condizionamento
 riduce gli spazi occupati
 minor costo nel Ciclo di Vita dell’impianto
 riduce il PUE del data center
Piller Italia Srl
58
Piller Italia srl
Grazie per la
Vostra
attenzione
Piller Italia Srl V.le Colleoni 25 -20864 Agrate Brianza (MB)
Tel. 039 689 2735; Fax. 039 689 9594
Sito: www.piller.com; E-mail: [email protected]
Piller Italia Srl
59