WORKSHOP
“L’integrazione tra IT e facility
nei moderni Data center”
Università degli Studi di Trieste
Trieste, 02 aprile 2014
Piller Italia Srl
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UPS rotanti totalmente flessibili ad
elevata efficienza energetica
Ing. Lanfranco Pedrotti
Piller Italia srl
Piller Italia Srl
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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
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Prodotti
Gruppi rotanti di continuità
- potenza UPS installata
- numero di installazioni
- numero di macchine
> 3.000 MVA
> 5.000
> 7.000
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
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Piller Italia srl
Parliamo di Paradigmi … un esempio
Piller Italia Srl
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Piller Italia srl
Parliamo di Paradigmi … un esempio
Piller Italia Srl
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Piller Italia srl
Parliamo di Paradigmi …
Se la vista ci può ingannare …
figuratevi le nostre idee
e le nostre convinzioni
Piller Italia Srl
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Piller Italia srl
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
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Piller Italia srl
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.
x
φ
Potenza unitaria fino a 2500 kVA.
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UPS Piller: UNIBLOCK
Cuore del Sistema
Cosa è UNIBLOCK:
Macchina Sincrona Trifase
con doppio avvolgimento
statorico
Piller Italia Srl
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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
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UNIBLOCK è un filtro per le armoniche
Gabbia di smorzamento
La gabbia di smorzamento
annulla gli effetti dei campi
magnetici rotanti prodotti dalle
correnti armoniche.
Attenuazione delle
armoniche fino al 99%
Assenza di condensatori
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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
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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
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Modularità
Quadro comando e controllo
Uniblock
Batterie
Powerbridge
Motore diesel
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Powerbridge
Magnete di trazione
Taglie: 6, 16,
21, 45 MJ
Cuscinetto superiore
Cuscinetto superiore di guida
Raddrizzatore a diodi rotanti
Avvolgimento eccitatrice
Macchina sincrona principale
Volano
Cuscinetto inferiore
Cuscinetto inferiore
di sicurezza
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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
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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
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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
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UBT : UPS con Volano
Powerbridge
Convertitore Macchina Uniblock
di frequenza
Pannello Interruttori Rete,
comandi uscita e bypass
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UBT con Genset esterno DeRUPS
Genset a monte
Genset a valle
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UBT con Genset esterno DeRUPS
Potenza Attiva
Potenza Reattiva
M/G
Uniblock
Batteria
Powerbridge (volano)
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UBT con Genset esterno DeRUPS
Potenza di
bilanciamento
G
Powerbridge
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M
G
Potenza
principale
Controllo
Uniblock
Piller Italia Srl
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UBT con Genset esterno DeRUPS
Frequenza
±1
%
Energia erogata
dal RUPS
Potenza
Carico
Energia assorbita
dal RUPS
Tempo
Genset
power
0
Potenza RUPS
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Tempo
Piller Italia Srl
24
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
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Piller Italia Srl
25
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
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UBTD : Parte Diesel
Quadro
controllo motore
Motogeneratore
Piller UNIBLOCK
Accoppiamento
elastico
Motore Diesel
Basamento
Supporti elastici
antivibranti
Giunto meccanico
a sorpasso (ruota libera)
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UBTD : Parte Volano e quadro
Powerbridge
Convertitore
di frequenza
Pannello
comandi
Reattanza Interruttori Rete,
uscita e bypass
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UBTD : Layout finale
Piller Italia Srl
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Confronto economico tra UPS rotanti
e statici nel TCO
Confronto economico tra le due tecnologie, nel:
a) Tempo: ciclo di vita dell’impianto (25 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:
C = Ci + Co + Cf
Ci = Costo investimento iniziale (CAPEX)
Co= Costi operativi di funzionamento (OPEX): Cg + Cm + Cs
Cf = Costi finanziari (costo del denaro/inflazione)
Piller Italia Srl
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Confronto economico tra UPS rotanti
e statici
Costo dei Sistemi UPS nell'arco del Ciclo di Vita
dell'Impianto
€ 5.000.000
€ 4.500.000
€ 4.000.000
Costo Totale
€ 3.500.000
€ 3.000.000
€ 2.500.000
Risparmio di costo in
25 anni
€ 2.000.000
€ 1.500.000
€ 2.000.000
€ 1.000.000
€ 500.000
€ 0
1
2
3
4
5
2xUBTD1600
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Statico
Carico critico: 1500 kVA
UPS rotante: 2x1600 kVA DUPS con PB
UPS statico: 3x800 kVA + batterie + 2xGE
Anni
Punto di pareggio costi: 5 anni
- Costo elettricità @ 0,09 €/kWh
- Tasso di attualizzazione 4%
Piller Italia Srl
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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
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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
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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
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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
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UPS rotanti in Media Tensione
Reattanza
Quadro MT
Powerbridge
Transformatore
Uniblock e motore diesel
Piller Italia Srl
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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
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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
38
Case study
Schema elettrico (DeRUPS)
Piller Italia Srl
39
Case study
Layout container
6.500 mm
10.500 mm
Piller Italia Srl
40
Case study
Layout installazione
9m
16 m
Piller Italia Srl
41
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
42
Case study
Schema elettrico: prima della riqualificazione
Piller Italia Srl
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Case study
Schema elettrico: dopo la riqualificazione
Piller Italia Srl
44
Case study
Layout locali
8,5 m
6,5 m
Piller Italia Srl
45
Case study
Foto UBT 625 a batteria
Piller Italia Srl
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Case study
Foto UBT 625 con volano da 16,5 MJ
Piller Italia Srl
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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
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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]
AEITTS
Piller Italia Srl
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