Ситуация на российском рынке ИБП, на котором доминируют зарубежные производители, сейчас довольно непростая, если не сказать тяжелая. По данным, которые приводит Сергей Амелькин, менеджер по продукции направления «Качественное электропитание» компании Eaton, во всех сегментах наблюдается отрицательная динамика: «Наибольшее падение отмечается в сегменте мощных ИБП, которые используются в крупных проектах. Бюджетных средств выделяется меньше, многие проекты вовсе замораживаются, и это не может не отражаться на спросе на источники бесперебойного питания».

Однако эксперты ряда других производителей более оптимистичны и даже указывают на «точки роста». Так, Алексей Морозов, руководитель направления «Маркетинг» отечественного производителя ИБП компании «Связь инжиниринг», отмечает увеличение спроса на решения для центров обработки данных (ЦОДов) и для защиты электропитания промышленного оборудования. «Это вполне объяснимые тенденции, связанные со взрывным ростом рынка ЦОДов в последние годы и наметившимся восстановлением промышленного потенциала России», — говорит он.

Сказанное выше относится к наиболее распространенному на данный момент типу ИБП — статическим устройствам. Что касается динамических (дизель-роторных) ИБП, ДИБП, то, как утверждает Александр Зайцев, глава российского представительства Euro-Diesel, внимание к ним значительно выросло. По его словам, заказчики всегда ищут «надежные, эффективные и экономически выгодные решения» и все чаще решаются применять эти системы, причем как основное решение для проекта. Более того, специфика нагрузок на некоторых объектах требует применения именно динамических систем ИБП по причине их «электрической выносливости» (высокой перегрузочной способности).

Следует заметить, что рост интереса к ДИБП во многом связан с тем, что это относительно новое для российских заказчиков оборудование. Его основная область применения — объекты мощностью больше мегаватта. При этом на рынке систем мощностью менее 1 МВт ДИБП практически не применяются — на нем доминируют статические системы. Как отмечает Алексей Сарыгин, начальник центра компетенции компании Oberon, для мощных систем заказчики требуют разработки технико-экономического обоснования использования (по сути, сравнения) статических и динамических систем бесперебойного электроснабжения.

КОРРЕКТИРОВКА КРИТЕРИЕВ ВЫБОРА

В связи со сложной экономической ситуацией сегодня на первое место, наряду с таким традиционно важным для ИБП показателем, как надежность, выходит стоимость.

«Фактор цены стал крайне важен, — констатирует Алексей Морозов. — При двукратном падении курса национальной валюты в конце прошлого года рублевые бюджеты, выделяемые на ИТ-инфраструктуру, остались преимущественно на прежнем уровне. Соответственно, заказчики поставлены перед выбором: сокращать количество закупаемого оборудования в два раза или рассматривать производителей более приемлемой по цене продукции». Представитель компании «Связь инжиниринг» также указывает на то, что компании с государственным участием вовлечены в реализацию программы импортозамещения, проводимую правительством РФ. Это означает, что место производства закупаемых систем и доля в них отечественного оборудования становятся важными факторами при выборе технического решения.

По мнению Андрея Вотановского, менеджера по продажам систем питания переменного тока компании Emerson Network Power, за последний год предпочтения заказчиков стали более дифференцированными. Значительная часть заказчиков выбирает самые дешевые, бюджетные решения, не вдаваясь в технологические преимущества и инновации. Такой подход часто продиктован сроками реализации проектов, бюджеты которых формировались до падения курса рубля. «Новые типовые проекты, где система бесперебойного энергоснабжения (СБЭ) не является частью технологического процесса, влияющего на работоспособность производства или непрерывность операций, также подготавливаются с учетом изменившихся коммерческих реалий: или выделяемые на ИБП бюджеты секвестируют, или заказчик останавливается на минимальных конфигурациях», — сетует он.

В то же время, отмечает специалист Emerson Network Power, иная тенденция прослеживается в высокотехнологичных областях применения, где СБЭ являются ключевыми системами обеспечения непрерывности процессов — например, в крупных корпоративных ЦОДах, процессинговых системах, высокотехнологичном промышленном оборудовании. За минувший год многие заказчики столкнулись с вопросами обеспечения безопасности производства и минимизации возможных репутационных потерь, осознав, что в сложившихся реалиях утрата дорогостоящего оборудования или доверия рынка чревата затратами несоизмеримо большими, чем стоимость инженерных систем, включая ИБП. «Многие из таких заказчиков, пройдя путь бессистемной экономии, снова возвращаются к практике применения самого совершенного оборудования, учитывая комплексную выгоду», — заключает Андрей Вотановский.

КАК СНИЗИТЬ TCO

Помимо первоначальной цены покупки, заказчики все больше внимания уделяют совокупной стоимости владения (ТСО). Снизить ее, как замечает Сергей Амелькин, позволяет не только высокий КПД, но и такие характеристики многих новых решений, как компактность, модульность, повышенная надежность. В качестве примера оборудования, в полной мере обладающего перечисленными достоинствами, представитель Eaton приводит ИБП Eaton 93PM (см. рис. 1).

Рис. 1. По данным Eaton, ИБП Eaton 93PM обладает лучшим в отрасли КПД, который достигает 97% в режиме двойного преобразования энергии
Рис. 1. По данным Eaton, ИБП Eaton 93PM обладает лучшим в отрасли КПД, который достигает 97% в режиме двойного преобразования энергии

 

Модульная конструкция имеет ряд очевидных достоинств: удобство масштабирования и обслуживания, возможность наращивания мощности источника по мере необходимости, оперативность замены вышедшего из строя модуля в случае аварии (что при отсутствии резервирования снижает время простоя оборудования) и пр. «Модульность конструктивных решений позволяет унифицировать многие узлы ИБП, сократить сроки производства, быстро локализовать неисправность при аварии и в кратчайшие сроки произвести ремонт», — добавляет Андрей Вотановский.

Правда, следует учитывать, что модульные системы обычно дороже моноблочных. Это немаловажный фактор, особенно в нынешнее время. Несмотря на все указанные выше преимущества модульных конструкций, эксперты Oberon отмечают определенный разворот заказчиков от модульных систем к моноблочным при построении мощных СБЭ. Так что моноблоки по-прежнему популярны, несмотря на то что теперь в продуктовом портфеле практически у всех производителей ИБП есть модульные решения.

К важным составляющим TCO Антон Жуков, системный инженер подразделения IT Business компании Schneider Electric, относит стоимость периодической плановой замены батарей, изношенных силовых модулей, а также расходных материалов (вентиляторы, воздушные фильтры и др.). В предлагаемых этой компанией решениях для ЦОДов (см. рис. 2) используются протестированные в лабораторных условиях батареи с расчетным сроком службы не менее 10 лет, что, по утверждению ее специалиста, позволяет производить плановые замены батарей с меньшей периодичностью, чем у конкурентов.

Рис. 2. В модульном ИБП Symmetra PX компании Schneider Electric зарезервированы практически все критически важные компоненты (блок управления, силовые модули, батарейные линейки), поэтому полный отказ этого ИБП представляется практически невозможным
Рис. 2. В модульном ИБП Symmetra PX компании Schneider Electric зарезервированы практически все критически важные компоненты (блок управления, силовые модули, батарейные линейки), поэтому полный отказ этого ИБП представляется практически невозможным

 

Для предупреждения излишне быстрого износа силовых элементов важны хорошая элементная база, высокая перегрузочная способность силовых модулей, а также работоспособность в широком диапазоне температур. Экономичный режим также можно рассмотреть в качестве инструмента для замедления потенциального износа силовых элементов. Что касается «расходных материалов», то, например, в своих ИБП Schneider Electric практикует установку вентиляторов с возможностью «горячей» замены (такая замена осуществляется без необходимости прекращения работы ИБП) либо установку избыточного числа вентиляторов, чтобы вывод одного или нескольких охлаждающих элементов не приводил к перегреву устройства.

В сегменте систем ДИБП, рассказывает Александр Зайцев, в последнее время заказчики отдают предпочтение системам, в которых применяемые решения, например необслуживаемые узлы, позволяют снизить влияние человеческого фактора. Компания Euro-Diesel активно применяет решения с автоматической смазкой подшипников (см. рис. 3): обслуживающий персонал лишь контролирует работу данной системы и уровень необходимой смазки в резервуаре, но сам не производит операций по смазке подшипников — за него это делает автоматика. Другой пример ограничения влияния человеческого фактора и эксплуатационных расходов — применение бесщеточного возбуждения электрических машин системы ДИБП (щетки — дополнительный расходный материал). Еще один пример — необслуживаемое электромагнитное сцепление, простой и надежный элемент, который не требует столь тщательного контроля и обслуживания, как механические аналоги. А возможность производить капитальное обслуживание систем только раз в 10 лет благодаря низкоскоростному вращению ДИБП дает серьезную экономию по показателям OPEX.

Рис. 3. Euro-Diesel No-Break KS7e — одна из самых компактных систем ДИБП на рынке. В модели No-Break KS7e установлена система автоматической смазки всех подшипников, включая подшипники аккумулятора
Рис. 3. Euro-Diesel No-Break KS7e — одна из самых компактных систем ДИБП на рынке. В модели No-Break KS7e установлена система автоматической смазки всех подшипников, включая подшипники аккумулятора

 

В целом использование динамических ИБП, утверждает Александр Зайцев, позволяет значительно улучшить показатель ТСО, причем не только в части операционных затрат (OPEX), но и в части капитальных (CAPEX). Главное, по его словам, правильно сравнивать различные типы систем, не забывая, что ДИБП способен заменить целый комплекс оборудования из статических ИБП, батарей, ДГУ, распределительных шкафов и т. д.

ЧТО С ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬЮ?

В последние годы интерес заказчиков к энергоэффективности из теоретической плоскости перешел в практическую. Как повлиял на эту тенденцию кризис? Не сказалось ли то обстоятельство, что на фоне повышения рублевых цен на современные энергоэффективные ИБП тарифы на электроэнергию выросли совсем незначительно?

По мнению Алексея Сарыгина, в целом заказчики стали немного более требовательно относиться к величине КПД систем ИБП и, более того, обращать внимание на изменение КПД конкретных блоков в зависимости от величины и типа нагрузки.

Как замечает Антон Жуков, заказчики стремятся наиболее полно использовать имеющиеся ресурсы, включая, естественно, электроэнергию, а потому интерес к энергоэффективным ИБП растет. Он выделяет три основных направления, позволяющих свести к минимуму потери в источниках бесперебойного питания. Они связаны с использованием:

  • более сложных схем включения внутренних полупроводниковых элементов;
  • энергоэффективных режимов при работе одного устройства, что предполагает включение встроенного обходного режима;
  • энергоэффективных режимов при совместной работе нескольких устройств, что предусматривает принудительную остановку отдельных малонагруженных устройств.

При этом специалист Schneider Electric напоминает, что энергоэффективность становится действительно важным фактором лишь при значительных мощностях. Для маломощных ИБП этот вопрос будет актуален только в случае, если таких источников заказчик планирует использовать десятки или даже сотни.

Действенным инструментом снижения ТСО служит экономичный режим (или режим высокой эффективности), реализованный в ИБП двойного преобразования всех ведущих производителей. Суть этого режима, поясняет Артем Хохлов, продакт-менеджер компании Powercom, в том, что ИБП автоматически переключается между режимом постоянной работы (двойного преобразования энергии) и обходным режимом в зависимости от качества электроснабжения (см. рис. 4). При неудовлетворительных характеристиках напряжения в сети, ИБП работает в режиме двойного преобразования, а при напряжении хорошего качества автоматически переключается в обходной режим, уменьшая таким образом потери на преобразования. В то же время ИБП регистрирует любые отклонения сетевого напряжения и способен мгновенно вернуться в режим двойного преобразования. Такой подход позволяет существенно увеличить КПД при отсутствии серьезных проблем с электричеством.

Рис. 4. Одним из инструментов снижения ТСО эксперты Powercom видят использование режима «высокой эффективности», реализованного в онлайновых ИБП этой компании
Рис. 4. Одним из инструментов снижения ТСО эксперты Powercom видят использование режима «высокой эффективности», реализованного в онлайновых ИБП этой компании

 

Несмотря на многочисленные доказательства надежной защиты нагрузки при переключении между режимами работы онлайновых ИБП (основным, с двойным преобразованием, и экономичным, через байпас) — см., например, статью автора «Все цвета ‘‘зеленого’’ ЦОД» («Журнал сетевых решений/LAN», № 07-08, 2012 год), — опасения остаются у многих заказчиков, и они предпочитают использовать исключительно режим двойного преобразования. КПД источников бесперебойного питания при работе в этом режиме тоже понемногу, на десятые доли процента, но повышается. Специалисты Eaton приводят в качестве примера свой ИБП Eaton 93PM: КПД этого устройства в основном рабочем режиме достигает 97% — немыслимого еще лет пять назад значения (по данным Eaton, это лучший показатель в отрасли). Отметим, что КПД систем нового поколения других ведущих производителей сегодня тоже часто превышает 95–96%.

К числу технологий, позволяющих существенно повысить КПД устройств в широком диапазоне нагрузок, Алексей Сарыгин из компании Oberon относит построение инверторов ИБП на трехуровневых (3-level) транзисторных схемах IGBT. Кроме того, он обращает внимание на реализацию ждущего (Idle) режима для параллельных и многомодульных систем (отслеживание текущей нагрузки и динамическое выключение «лишних» инверторов при сохранении избыточности N+1), что повышает КПД систем и существенно сокращает энергопотребление/тепловыделение, снижая эксплуатационные затраты.

Говоря в целом о направлениях развития ИБП, Антон Жуков отмечает, что в сегменте устройств для домашних пользователей и СМБ-сектора, а также в сегменте однофазных источников для защиты серверов и базовых станций технические решения идут по пути внешнего упрощения: минимизация индикации, отсутствие ЖК-дисплея, минимум управляющих кнопок и др. Вместе с тем трехфазные ИБП для ЦОДов развиваются с усложнением внутренней структуры как силовых (из-за возрастающих токов и более сложных внутренних схем включения), так и логических частей (из-за более сложных режимов работы отдельных устройств и групп таких устройств).

НОВЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА (НЕ) ЗА ГОРАМИ

Несмотря на отмеченные выше изменения, в целом с технической точки зрения ИБП — это очень консервативный агрегат. В частности, в качестве резервного источника электричества в них уже многие годы практически безальтернативно используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Специалисты постоянно жалуются на многочисленные недостатки этих очень «требовательных» и «нежных» устройств: большой вес требует усиления несущих конструкций помещений, где размещаются такие батареи; сильная зависимость характеристик от температуры — установки недешевых средств кондиционирования; быстрый выход из строя — частой замены с мультипликацией соответствующих затрат. Жалуются, но продолжают использовать по причине отсутствия достойной альтернативы.

Каковы перспективы использования в ИБП других источников электричества: литийионных батарей, солнечных элементов, ветровых генераторов и пр.? Если говорить о ближайших перспективах, то в первую очередь следует рассматривать литийионные батареи. Преимущества этих элементов известны: по сравнению со свинцово-кислотными они весят примерно вдвое меньше, служат значительно (до пяти раз) дольше, поддерживают значительно больше (до десяти раз) циклов заряда-разряда, причем заряжаются на порядок быстрее. Одна из наиболее часто упоминаемых проблем литийионных батарей заключается в том, что они часто взрываются, а потому использовать их рискованно. Однако с появлением решений нового поколения, как утверждают эксперты корпорации NEC, этой угрозы больше можно не опасаться, так что единственным препятствием к их широкому применению остается лишь более высокая стоимость таких батарей по сравнению со свинцово-кислотными. Но, как считают в NEC, если рассматривать общую стоимость владения (TCO), то их применение может оказаться существенно выгоднее.

На рынке уже начинают появляться ИБП с литийионными батареями, но пока их стоимость высока. Как считает Артем Хохлов из Powercom, на данный момент они проигрывают традиционным ИБП со свинцово-кислотными батареями, но в дальнейшем, с удешевлением технологии производства литийионных батарей, безусловно, займут свое достойное место на рынке ИБП. По мнению Алексея Морозова, литийионные батареи могут быть востребованы для применения в связке с ИБП прежде всего в телекоммуникационной отрасли, где необходимы компактные источники энергии. А как считает Андрей Вотановский, в ближайшие годы в сегменте промышленных систем часть решений по обеспечению бесперебойного питания будет реализовываться на основе литийионных технологий, что обусловлено их уникальными свойствами по запасаемой энергии относительно массы и объема, а также долговечностью по сравнению со стандартными решениями VRLA. По мнению специалиста Emerson Network Power, ограничительным фактором на сегодня являются проблемы совмещения систем управления ИБП и литийионных батарей.

В настоящее время за рубежом активно внедряются, причем уже в промышленных масштабах, системы на базе солнечных элементов и ветровых генераторов электроэнергии. Но, как считает Антон Жуков из Schneider Electric, традиционная концепция ИБП с двойным преобразованием в данном случае [для использования с такими источниками электричества] уже неприменима. Для этих целей необходима иная архитектура, но говорить о какой-то унификации и появлении чего-то вроде «ИБП для ветровых или солнечных станций» пока, по его мнению, преждевременно.

Андрей Вотановский допускает возможность того, что уже в ближайшее время мы будем свидетелями расширения применения автономных систем генерации, накопления и преобразования энергии, элементом которых также станут ИБП, в частных домах и на небольших производствах. К плюсам таких решений, помимо уже упомянутой автономности, относится возможность экономии на тарифах. Главным ограничением является необходимость значительных финансовых затрат на начальном этапе.

Как считает Артем Хохлов, решения с альтернативными источниками энергии слишком дороги и выходят на самоокупаемость примерно через 10 лет. «Рынок не готов ждать так долго, особенно в текущих экономических условиях. К тому же в нашей стране отсутствует законодательная база, которая бы регулировала возможность отдавать в общую электрическую сеть излишнюю электроэнергию, полученную с помощью альтернативных источников», — заключает он.

Многие специалисты пока скептически относятся к применению альтернативных источников электроэнергии в системах бесперебойного питания, полагая, что там, где важны высокона-дежные решения, должен преобладать здоровый консерватизм, а использовать следует только апробированные и надежные источники электричества. Как утверждает Алексей Сарыгин, альтернативные источники электроэнергии в этой области применения даже не рассматриваются: ветровая и солнечная энергия — ввиду своего непостоянства, а литийионные батареи — из-за своей пока еще нестабильности при заряде-разряде, необходимости применения дополнительных BMS-контроллеров для обеспечения длительного срока службы батареи, а также предпочтительного цикличного режима использования таких элементов.

Сергей Амелькин также придерживается консервативного подхода, полагая, что в обозримое время классические свинцово-кислотные батареи по-прежнему будут оставаться наиболее массовым решением. По его мнению, новые технологии — литийионные батареи, солнечные элементы, ветровые генераторы — пока не достигли такого уровня развития, чтобы стать конкурентоспособными по цене и удобству использования. «Российские заказчики с осторожностью относятся к неапробированным технологиям и инновациям, предпочитая сначала получить реальное подтверждение надежности таких систем, а уже затем применять их у себя», — полагает он.

Несмотря на здоровый консерватизм, Eaton активно занимается исследованиями и новыми разработками. Так, компания проводит работы по интеграции в ИБП суперконденсаторов. Как отмечает Сергей Амелькин, суперконденсаторы нельзя рассматривать как альтернативу свинцово-кислотным батареям, так как в отличие от последних они способны обеспечить автономную работу в течение не более чем 15–20 с. Но в некоторых областях применения для переключения на резервный источник питания хватает всего лишь нескольких секунд, а возможностей суперконденсаторов для этого вполне достаточно. В качестве источника, рассчитанного на поддержку нагрузки в течение нескольких секунд, они являются, скорее, конкурентом маховикам, используемым в динамических ИБП.

Антон Жуков из Schneider Electric в качестве перспективных разработок упоминает батареи на основе натрия. Их безусловные плюсы — самое большое число циклов перезарядки по сравнению со всеми существующими на сегодняшний день видами батарей, широкий диапазон рабочих температур, большая емкость. Серьезным минусом, сдерживающим их широкое использование, являются очень высокая цена и отсутствие конкуренции в данном сегменте.

Коротко говоря, отрасль ждет появления альтернативы «старым добрым», но вместе с тем «нежным и требовательным» кислотно-щелочным аккумуляторам в качестве кратковременных источников электричества для статических ИБП. Возможные варианты, конечно, не ограничиваются рассмотренными выше. Помимо упомянутых, есть еще топливные элементы и другие решения. И вопрос не только (и не столько) в плюсах и минусах конкретной технологии, а в экономике — что окажется выгоднее (дешевле). Время покажет.

Александр Барсков — ведущий редактор «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: ab@lanmag.ru.