Augmenter l’efficacité des DataCenters : Exigez une alimentation de qualité, des hauts rendements, et surveillez votre tension

Sixième épisode de la « SAGA » DataCenter en 10 épisodes proposée par ABB.

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Episode 6 : Exigez une alimentation de qualité, des hauts rendements, et surveillez votre tension

Les progrès en matière d’alimentation électrique

Le bloc d’alimentation (PSU), qui convertit le courant alternatif (CA) entrant en courant continu (CC), consomme environ 25 % de la facture énergétique du serveur, en deuxième position après l’unité centrale. Les régulateurs de tension au point de charge, qui convertissent le 12V DC en diverses tensions DC alimentant les processeurs et les multiples chipsets, sont un autre élément important de consommation.

Plusieurs normes industrielles sont en place pour améliorer l’efficacité des composants des serveurs. Les alimentations certifiées 80 PLUS sont de plus en plus courantes pour les équipements informatiques modernes. Le programme doit son nom à l’efficacité minimale de 80 % qu’une alimentation électrique doit présenter à 20, 50 et à sa pleine charge nominale.

Des blocs d’alimentation plus efficaces consomment moins d’énergie et génèrent moins de chaleur. En effet, la quantité de chaleur produite est essentielle, car elle affecte les performances de l’alimentation et la durée de vie de toutes les parties internes.

Les UPS à haut rendement sont coûteux mais permettent de réaliser des économies plus importantes pour le DataCenter. Si une unité d’alimentation fonctionne à 90 % d’efficacité et que les régulateurs de tension fonctionnent à 85 % d’efficacité, l’efficacité énergétique globale du serveur serait alors supérieure à 75 %.

Opter pour des onduleurs à haut rendement

L’énergie consommée par un DataCenter passe généralement par une alimentation sans coupure (UPS) et des unités de distribution d’énergie (PDU) avant d’atteindre l’équipement informatique. Les PDU fonctionnent généralement avec un rendement entre 94 à 98% et donc l’efficacité énergétique est principalement dictée par la conversion de l’énergie dans l’UPS.

Les progrès de la technologie des onduleurs ont considérablement amélioré leur efficacité. Dans les années 1980, la plupart des UPS utilisent une technologie de redressement contrôlée par silicium pour convertir le courant continu de la batterie en courant alternatif, fonctionnant à une faible fréquence de commutation et ayant un rendement de 75 à 80 %
Avec l’arrivée des dispositifs de commutation à transistors bipolaires à grille isolée, la fréquence de commutation a augmenté et les pertes de conversion de puissance ont diminué de manière significative, portant le rendement des onduleurs à 90 %. Aujourd’hui, grâce à des commutateurs plus rapides, les transformateurs ne sont plus nécessaires dans les ASI, ce qui permet d’augmenter le rendement aux alentours de 95 à 96 %.

Toutefois, lors de l’évaluation d’une ASI, il n’est pas idéal de ne tenir compte que du rendement de pointe, car il est moins probable qu’elle fonctionne à pleine charge. De nombreux systèmes informatiques utilisent des sources d’alimentation doubles pour la redondance et un DataCenter typique utilise ses ASI à moins de 50 % de leur capacité, et, dans certains cas, à seulement 20 à 40 %.

Les onduleurs de la génération précédente étaient nettement moins efficaces à faible charge. Outre des économies considérables, les onduleurs à haut rendement d’aujourd’hui prolongent la durée de vie des batteries grâce à de meilleures caractéristiques thermiques internes, ce qui augmente la fiabilité et les performances globales.

De plus, la plupart des DataCenters utilisent des onduleurs à double conversion, qui convertissent le courant entrant en courant continu puis en courant alternatif. Cela génère une forme d’onde propre et cohérente pour les équipements informatiques, les isolant efficacement de la source d’alimentation. Les systèmes UPS qui ne convertissent pas le courant entrant en systèmes interactifs ou passifs de secours – peuvent fonctionner à un rendement plus élevé.

Choisir un UPS à un haut rendement permet d’économiser les coûts d’exploitation tout au long de la vie de l’appareil et de minimiser les répercussions qu’il a sur l’environnement. Avec un rendement du système proche de 97.4 %, l’UPS réduit les pertes de puissance qui génèrent des coûts directs liés à l’électricité utilisée et au refroidissement.

Distribuer l’énergie à des tensions plus élevées

Pour respecter les normes mondiales, pratiquement tout le matériel informatique est conçu pour fonctionner avec des tensions d’entrée allant de 100V à 240V AC. Plus la tension est élevée, plus l’appareil est efficace. Cependant, la plupart des équipements fonctionnent à une tension plus basse (en utilisant un transformateur intégré) ce qui sacrifie l’efficacité au profit de la tradition.

Lorsque ce transformateur abaisseur dans le PDU est éliminé en faisant fonctionner les équipements informatiques à des tensions plus élevées, la chaîne d’alimentation peut être beaucoup plus efficace. En faisant fonctionner un UPS avec une puissance de sortie de 415 V qui peut alimenter directement un serveur, il est possible de réduire de 2 % la consommation d’énergie de l’installation.

Certains constructeurs d’UPS comme ABB utilisent le mode de double conversion intelligent Xtra VFI. Le haut rendement de la double conversion permet alors de diminuer les coûts d’exploitation. La fonction Xtra VFI présente l’avantage d’augmenter largement l’efficacité lorsque l’UPS travaille avec une charge plus faible par rapport à la capacité nominale pour atteindre des rendements de l’ordre de 97.4%.

En savoir plus : https://new.abb.com/fr/datacenters

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