WORKSHOP L integrazione tra IT e facility nei moderni Data center Università degli Studi di Trieste Trieste, 02 aprile 2014.

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1 WORKSHOP L integrazione tra IT e facility nei moderni Data center Università degli Studi di Trieste Trieste, 02 aprile

2 UPS rotanti totalmente flessibili ad elevata efficienza energetica Ing. Lanfranco Pedrotti Piller Italia srl 2

3 Presentazione azienda Dal 1909 Piller produce macchine elettriche con particolare attenzione a qualità e affidabilità. Piller Power Systems mbh Osterode / ermania appartiene al ruppo inglese Langley Holdings plc. 3

4 Prodotti ruppi rotanti di continuità - potenza UPS installata > MVA - numero di installazioni > numero di macchine > ruppi statici di continuità Commutatori statici Sistemi di alimentazione aeroportuali a 400 Hz Convertitori di frequenza 50/60 Hz Sistemi di alimentazione per applicazioni militari 4

5 Piller Italia srl Parliamo di Paradigmi un esempio 5

6 Piller Italia srl Parliamo di Paradigmi un esempio 6

7 Piller Italia srl Parliamo di Paradigmi Se la vista ci può ingannare figuratevi le nostre idee e le nostre convinzioni 7

8 Piller Italia srl I paradigmi nella continuità elettrica A) Conosco gli UPS statici a batteria con gruppo elettrogeno, perché cambiare? B) li 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 8

9 Piller Italia srl Sistemi UPS statici Sistemi UPS rotanti Onda sinusoidale artificiale generata da dispositivi elettronici di potenza, IBT (transistor) Potenza unitaria fino a 500/600 kva. Onda sinusoidale naturale generata da una macchina sincrona trifase V f x φ Potenza unitaria fino a 2500 kva. 9

10 UPS Piller: UNIBLOCK Cuore del Sistema Cosa è UNIBLOCK: Macchina Sincrona Trifase con doppio avvolgimento statorico 10

11 UNIBLOCK: l evoluzione costruttiva Motore eneratore Tecnologia standard fino agli anni 80 Motore di lancio Avvolgimento motore Avvolgimento generatore Ventola Macchina compatta mono - rotore progettata da Piller nell anno 1981 Eccitatrice Raddrizzatore rotante Unica macchina elettrica estremamente affidabile comprendente motore e generatore 11

12 UNIBLOCK è un filtro per le armoniche abbia 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 12

13 Durante un corto circuito:? I cc - 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 I cc - 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 13

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 14

15 Modularità Quadro comando e controllo Uniblock Powerbridge Batterie Motore diesel 15

16 Powerbridge Magnete di trazione Cuscinetto superiore Cuscinetto superiore di guida Raddrizzatore a diodi rotanti Avvolgimento eccitatrice Macchina sincrona principale Taglie: 6, 16, 21, 45 MJ Volano Cuscinetto inferiore Cuscinetto inferiore di sicurezza 16

17 Sistemi di accumulo Batteria o Volano? Accumulo chimico Accumulo cinetico Temp. ambiente 20 C 0-40 C Spazio occupato Vita attesa n x m² 10 anni 1,5 m² 20 anni Taglie: 6, 16, 21, 45 MJ Riciclo si (>98%) si (>99 %) Range autonomia Da min. a ore Da sec. a min. 17

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 18

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 19

20 UBT : UPS con Volano Powerbridge Convertitore di frequenza Macchina Uniblock Pannello comandi Interruttori Rete, uscita e bypass 20

21 UBT con enset esterno DeRUPS enset a monte enset a valle 21

22 UBT con enset esterno DeRUPS Potenza Attiva Potenza Reattiva M/ Uniblock Batteria Powerbridge (volano) 22

23 UBT con enset esterno DeRUPS Potenza di bilanciamento Potenza principale Powerbridge M Uniblock Controllo 23 23

24 UBT con enset esterno DeRUPS Frequenza ±1 % Potenza Energia erogata dal RUPS Energia assorbita dal RUPS Tempo Carico enset power 0 Potenza RUPS Tempo 24 24

25 UBT con enset esterno DeRUPS Risposta al gradino del 50% di un enset senza UBT Risposta al gradino del 50% di un enset supportato da un UBT con volano 25 25

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 26

27 UBTD : Parte Diesel Quadro controllo motore Motogeneratore Piller UNIBLOCK Accoppiamento elastico Motore Diesel Supporti elastici antivibranti iunto meccanico a sorpasso (ruota libera) Basamento 27

28 UBTD : Parte Volano e quadro Powerbridge Convertitore di frequenza Pannello comandi Reattanza Interruttori Rete, uscita e bypass 28

29 UBTD : Layout finale 29

30 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+e+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) 30

31 Costo Totale Confronto economico tra UPS rotanti e statici Costo dei Sistemi UPS nell'arco del Ciclo di Vita dell'impianto xUBTD1600 Statico Anni Risparmio di costo in 25 anni Carico critico: 1500 kva UPS rotante: 2x1600 kva DUPS con PB UPS statico: 3x800 kva + batterie + 2xE Punto di pareggio costi: 5 anni - Costo 0,09 /kwh - Tasso di attualizzazione 4% 31

32 UBT con enset esterni DeRUPS Rete D D D M/ M/ M/ M/ Bypass Carichi 32

33 UBT con enset esterni DeRUPS Rete M/ M/ M/ M/ D D D D Carichi 33

34 Parallelo Isolato (IP-System) con UBT e ensets esterni DeRUPS Fino a 20 MW rimanendo in bassa tensione M/ D M/ D Carichi critici Carichi Short-Break 34

35 UBTD con Diesel e Volano (DUPS) Rete D M/ D M/ D M/ D M/ Carichi 35

36 UPS rotanti in Media Tensione Reattanza Quadro MT Transformatore Powerbridge Uniblock e motore diesel 36

37 Stabilizzazione delle Smart rid Stabilizza tensione e frequenza durante il funzionamento in isola. Rete Parco eolico Parco fotovoltaico Carico UNIBLOCK UBT PCD Motori a as, turbine, etc. 37

38 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 ruppo elettrogeno da 1000 kva a VALLE dell UPS 38

39 Case study Schema elettrico (DeRUPS) 39

40 Case study Layout container mm mm 40

41 Case study Layout installazione 9 m 16 m 41

42 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 42

43 Case study Schema elettrico: prima della riqualificazione 43

44 Case study Schema elettrico: dopo la riqualificazione 44

45 Case study Layout locali 8,5 m 6,5 m 45

46 Case study Foto UBT 625 a batteria 46

47 Case study Foto UBT 625 con volano da 16,5 MJ 47

48 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 48

49 Piller Italia srl razie per la Vostra attenzione V.le Colleoni Agrate Brianza (MB) Tel ; Fax Sito: AEITTS 49

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