Hoe selecteert u een geschikte stroomgenerator voor noodstroomvoorziening in datacenters?

Begrijpen van de kritieke energiebehoeften voor de uptime van het datacenter

De rol van elektriciteitsproducenten bij het onderhouden van continue datacenter-operaties

Generatoren fungeren als laatste verdedigingslinie wanneer er operationele problemen optreden, en vullen de kloof tussen het moment dat het hoofdstroomnet uitvalt en het moment voordat de UPS-batterijen leeg zijn. Cijfers uit het rapport van het Uptime Institute uit 2024 tonen aan hoe cruciaal dit is. Stroomproblemen stonden achter de helft van alle grote datacenter-uitvallen die zij onderzochten. En die langere storingen die langer dan vier uur duren, kunnen bedrijven meer dan zevenhonderdvierenveertigduizend dollar kosten aan sancties voor service level agreements alleen al. Moderne generatoropstellingen presteren het best in combinatie met automatische omschakelinstallaties (ATS). Deze systemen schakelen doorgaans binnen tien seconden over, wat betekent dat de bedrijfsvoering soepel blijft verlopen, zelfs tijdens langdurige stroomonderbrekingen van de energieleverancier.

Impact van ongeplande uitvallen op servicebeschikbaarheid en SLA's

Wanneer systemen onverwacht uitvallen, lopen bedrijven serieuze financiële problemen tegen. Sommige grote datacenters hebben gezien dat hun kosten tijdens dergelijke incidenten met meer dan 1 miljoen dollar per uur konden stijgen. Volgens onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd door het Uptime Institute, was bij bijna de helft (ongeveer 42%) van alle serviceonderbrekingen de reservevoeding niet correct functionerend. Meestal was dit omdat de generatoren te klein waren voor de benodigde belasting, of omdat er problemen waren met het correct aanvoeren van brandstof. Voor bedrijven die streven naar de zeer strikte beschikbaarheidsdoelstelling van 99,999%, is het niet voldoende om alleen rekening te houden met normale bedrijfsomstandigheden. Ze moeten ook vooruitdenken over wat er gebeurt wanneer meerdere componenten tegelijkertijd uitvallen.

Uptime Institute Tier-standaarden en hun invloed op de keuze van generatoren

Voor gecertificeerde faciliteiten van niveau III en IV is er behoefte aan N+1 of 2N generatorredundantie, samen met een minimale brandstofreserve van 72 uur ter plaatse opgeslagen bij kritieke bedrijfsvoering. De Tier IV-standaard gaat nog verder met zijn fouttolerante aanpak, waarbij twee volledig gescheiden generatorsystemen vereist zijn die alles op vol vermogen kunnen blijven draaien, zelfs als één component uitvalt. Hoewel deze specificaties de kosten zeker doen stijgen — ongeveer 34% meer dan basisfaciliteiten zonder dergelijke classificatie — leveren ze ook iets opmerkelijks: een indrukwekkende uptime van 99,982% gedurende het hele jaar. Dit niveau van betrouwbaarheid maakt een groot verschil voor cloudservicebedrijven en datacenterexploitanten die concurreren op de huidige markt, waar downtime gewoon niet meer toelaatbaar is.

De juiste type stroomgenerator kiezen: Stand-by, primaire en continue belastingsclassificatie

Verschillen tussen primaire, stand-by en continu belaste generatorsystemen

Als het gaat om datacenters, is de juiste stroomvoorziening van groot belang. Noodstroomaggregaten fungeren als back-upsystemen wanneer er iets misgaat, hoewel ze eigenlijk alleen af en toe bedoeld zijn om te draaien, maximaal ongeveer 500 uur per jaar. Dan zijn er nog primair gerangschikte installaties die veranderende belastingen over tijd kunnen verwerken en goed werken in gebieden waar de elektriciteitsvoorziening niet altijd betrouwbaar is. Deze kunnen schommelingen beter aan dan de meeste andere opties. Continu-gerangschikte generatoren draaien de hele dag door op vol vermogen, vaak gebruikt in productieomgevingen waar de activiteiten nooit stoppen. Maar deze modellen kunnen die onverwachte piekbelastingen niet aan, die primaire versies juist goed aankunnen. De keuze tussen hen hangt dus af van het soort werklaststabiliteit dat we nodig hebben vanuit onze faciliteiten.

Generatortype afstemmen op operationele eisen van datacenters

De meeste datacenters zijn afhankelijk van stand-by generatoren in combinatie met UPS-systemen om te voldoen aan de redundantienormen voor Tier III/IV. In gebieden die gevoelig zijn voor frequente spanningsdalingen, worden steeds vaker hybride opstellingen met primair gerangschikte generatoren toegepast, waarbij langere bedrijfsduur en flexibiliteit in belasting de hogere onderhoudseisen rechtvaardigen.

Datacenterstroom (DCP) classificatie versus andere stroomclassificaties in de praktijk

De Data Center Power- of DCP-standaard is specifiek ontwikkeld voor infrastructuur die geen uitval kan veroorloven. Deze standaard omvat onder andere parallelle redundantie, waarbij meerdere systemen tegelijkertijd draaien, en 2N-architecturen, wat in feite betekent dat er een reserveonderdeel is voor elk onderdeel. De meeste mensen kennen de ISO 8528-normen, waarin staat dat primaire stroombronnen variabele belastingen oneindig lang kunnen dragen. Maar wat onderscheidt DCP? Deze gecertificeerde generatoren zijn voorzien van extra functies zoals krachtigere uitlaatsystemen en speciale seismische verankering. Ze moeten ook voldoen aan de TIA-942-eisen, iets wat reguliere specificaties vaak over het hoofd zien bij het bespreken van betrouwbaarheid van datacenters.

De juiste grootte kiezen voor uw back-upstroomgenerator op basis van huidige en toekomstige belasting

Groottebepaling van generatoren voor datacenter-toepassingen met behulp van reële belastingsprofielen

Het kiezen van de juiste generatoromvang draait niet om willekeurige gokken op papier. In de praktijk is het daadwerkelijke elektriciteitsverbruik het belangrijkst bij het bepalen van de juiste generatorcapaciteit. Bestudeer hoe het stroomverbruik varieert per seizoen, met name in momenten dat alle servers tegelijk inschakelen. Deze opstartpieken kunnen de vraag naar stroom tijdelijk met wel 30 tot 40 procent doen stijgen. De beste aanpak? Installeer geavanceerde meetapparatuur die het verbruik elke 15 minuten registreert. Zo krijgen ingenieurs concrete verbruikspatronen in handen in plaats van aannames te moeten doen. Met deze gedetailleerde informatie kunnen ze nauwkeurige verbruiksprofielen opstellen, waardoor ze zowel te hoge kosten door een te grote generator als systeemuitval door een te kleine generator kunnen voorkomen.

Rekening houden met piekvraag, redundantie en verwachte uitbreiding

Bij het ontwerpen van back-upsystemen is het belangrijk dat ze bestaande redundantieopstellingen zoals N+1 of 2N-configuraties kunnen ondersteunen, en bovendien ruimte laten voor groei binnen ongeveer vijf tot zeven jaar. De meeste ervaren professionals in dit vakgebied reserveren doorgaans zo'n 20 tot 25 procent extra capaciteit, voor het geval hun activiteiten onverwacht uitbreiden. Ze bouwen er ook meestal een zogeheten veiligheidsmarge van 1,5 tot 1 bovenop de tot nu toe geregistreerde piekbelastingen. Neem als voorbeeld een typische faciliteit van 2 megawatt. Zo'n locatie installeert vaak generatoren die in staat zijn 3 megawatt aan vermogen te leveren. Dit geeft flexibiliteit bij het later toevoegen van nieuwe racks en zorgt ervoor dat alle lastige redundantienormen worden nageleefd, zonder dat er later voortdurend opnieuw moet worden aangepast.

Casus: Afmeten van een back-upgenerator voor een Tier III-datacenter

Een datacenter in Boston heeft onlangs de overstap gemaakt naar Tier III-normen, wat betekent dat de back-upsystemen moeten blijven functioneren, zelfs tijdens onderhoud. De oude dieselmotoren van 4 megawatt konden het niet aan toen zowel de koelsystemen tegelijk aansprongen als de servers simultaan opnieuw opstartten. Na bestudering van alle cijfers concludeerden de ingenieurs dat een totaalvermogen van 6,2 megawatt het meest geschikt was. Ze installeerden vier aparte eenheden van 1,55 megawatt die automatisch samenwerken om de belasting te verdelen. Deze opstelling is goed voor ongeveer anderhalf keer het normale verbruik en biedt bovendien ruimte voor toekomstige uitbreiding dankzij de ingebouwde marge van vijftien procent.

Onderschatting voorkomen: gevolgen en oplossingsstrategieën

Te kleine generatoren zijn verantwoordelijk voor 43% van de uitval in datacenters die gerelateerd zijn aan storingen in de back-upvoeding (Uptime Institute 2023). Waarschuwingssignalen zijn onder andere herhaalde overbelastingsalarmen en vertraagde reacties van de omschakelrelais. Effectieve oplossingen omvatten:

• Modulaire generatiesystemen implementeren die stapsgewijs kunnen worden opgeschaald
• Het toepassen van belastingbeperkingsprotocollen voor niet-essentiële apparatuur
• Units upgraden met transient voltage stabilizers om stroompieken te beheersen

Jaarlijkse load bank-tests zijn essentieel om de prestaties te valideren onder gesimuleerde piekbelasting.

Keuze van brandstof en systeemonafhankelijkheid voor betrouwbare langdurige bediening

Vergelijking van dieselmotoren, aardgasmotoren en dual-fuel generatiesystemen

De meeste stroomgeneratoren zijn tegenwoordig afhankelijk van drie hoofdbrandstofopties: diesel, aardgas en hybride opstellingen die bekendstaan als dual-fuel-systemen. Diesel is altijd populair geweest omdat het veel energie bevat in kleine tanks en blijft draaien, zelfs tijdens langdurige stroomuitval. Het nadeel? De lokale autoriteiten zijn vaak streng over waar en hoeveel er ter plaatse mag worden opgeslagen. Aardgas brandt schoner dan diesel en wordt continu via ondergrondse leidingen geleverd, wat uitstekend werkt totdat er iets gebeurt met die leidingen. Stormen, ongevallen, onderhoudswerkzaamheden: al deze factoren kunnen de aanvoer onderbreken. Daarom kiezen veel bedrijven nu voor dual-fuel-technologie. Deze systemen hebben in wezen een ingebouwd back-upplan: ze schakelen automatisch naar welke brandstof er nog beschikbaar is wanneer één type op is of geblokkeerd raakt. Dit is logisch voor locaties die geen enkele stilstand kunnen veroorloven.

Keuze voor brandstofbron en systeemonafhankelijkheid bij langdurige storingen

Systeemonafhankelijkheid, het vermogen om te draaien zonder bijtanken, is cruciaal tijdens meerdere dagen durende stroomuitval. De compacte energieopslag van diesel ondersteunt 48-96 uur bedrijf, terwijl aardgas afhankelijk is van ononderbroken toegang tot de pijplijn. Voor bedrijfskritische locaties worden dual-fuel systemen verkozen, die failover-functionaliteit bieden wanneer de primaire brandstofvoorziening in gevaar komt.

Vereisten voor opslag van brandstof ter plaatse en logistiek van bijvullen

Bij het opslaan van brandstof ter plaatse zijn er verschillende belangrijke factoren om rekening mee te houden. Allereerst zijn corrosiebestendige tanks absoluut essentieel. Ook is regelmatige behandeling met biociden belangrijk om lastige microben te voorkomen die de brandstof kunnen verontreinigen. En vergeet niet om de brandstofvoorraad periodiek te wisselen om ervoor te zorgen dat deze op lange termijn bruikbaar blijft. Wat betreft de vereisten voor opslagduur, stelt NFPA 110 meestal een duur van 12 tot 24 uur aan diesel voor noodstroomsystemen voor. De meeste faciliteiten van niveau III en IV gaan echter veel verder en houden vaak reserves aan die goed zijn voor 3 tot 4 volledige dagen. Bij het plannen van bijvullingen is de locatie van groot belang. Gebieden die gevoelig zijn voor overstromingen, kunnen sterk beperken welke soort ondergrondse tanks daar kunnen worden geïnstalleerd. Slimme bedrijven zorgen er ook voor dat ze solide overeenkomsten hebben met leveranciers, zodat zij voorrang krijgen op leveringen wanneer stormen optreden of andere regionale crisissen uitbreken.

Zorgen voor redundantie, integratie en naleving in de ontwerp van back-upstroomvoorziening

N+1 en 2N redundantiemodellen in back-upstroomarchitectuur

Redundantie in back-upstroomsystemen opnemen, helpt om die vervelende enkelvoudige foutbronnen waar we allemaal een hekel aan hebben te voorkomen. Denk aan de N+1-aanpak, waarbij een extra generator klaarstaat voor het geval er iets misgaat met één unit. Deze opzet is tegenwoordig vrij standaard in Tier III- en IV-faciliteiten. Dan is er nog de 2N-configuratie, die eigenlijk exacte kopieën maakt van elk stroomonderdeel. Wat betekent dit? Het systeem blijft zonder onderbreking draaien, zelfs als alles aan één kant volledig uitvalt. Voor enorme datacenters en andere grootschalige operaties wordt dit soort fouttolerantie absoluut essentieel wanneer uitval miljoenen kost.

Parallelle generatorconfiguraties voor fouttolerantie

Parallelle configuraties synchroniseren meerdere generatoren om belasting dynamisch te delen. Deze opstelling maakt automatische herverdeling mogelijk tijdens stroomuitval of onderhoud, waardoor de voltagestabiliteit en systemefficiëntie behouden blijven.

Integratie van generatoren met een onderbrekingsvrije stroomvoorziening (UPS) en automatische omschakelinstallaties (ATS) voor naadloze overname

Moderne systemen integreren generatoren met onderbrekingsvrije stroomvoorzieningen (UPS) en ATS-apparaten om stroomonderbrekingen te voorkomen tijdens overschakeling van het net. De ATS moet de omschakeling starten binnen 10 seconden overeenkomstig NFPA 70, terwijl de UPS de stroomvoorziening waarborgt totdat de generatoren volledige output bereiken.

Inachtneming van NFPA 110, ISO 8528, NEC, TIA-942 en milieuvoorschriften

Conformiteit is gebaseerd op vijf kernnormen:

1. NFPA 110 -- Veiligheid van nood- en stand-by stroomsystemen
2. ISO 8528 -- Prestatietests voor reciproke generatorensystemen
3. NEC Artikel 700 -- Ontwerpeisen voor noodsituatiesystemen
4. TIA-942 -- Niveaus van redundantie in datacenterinfrastructuur
5. EPA Tier 4 -- Emissienormen voor dieselgeneratoren

Testen, onderhoud en certificering voor langetermijnbetrouwbaarheid

Het testen van generatoren elk kwartaal met behulp van belastingbanken volgens ISO 8528-8-normen is hoe wij weten dat ze werken wanneer het er het meest toe doet. Voor regelmatig onderhoud moeten installaties de luchtfilters vervangen, de koelvloeistof regelmatig verversen en jaarlijks een grondige controle uitvoeren op de brandstofsysteem. Elke locatie die meer dan 1.320 gallon diesel ter plaatse opslaat? Die is wettelijk verplicht om een adequaat lekpreventieplan te hebben via de SPCC-regelgeving van de EPA. En laten we niet vergeten dat er ook externe bevestiging nodig is. Een Level 1-certificering volgens NFPA 110 betekent dat het hele systeem daadwerkelijk drie volledige dagen onafgebroken kan blijven draaien als er iets misgaat met de hoofdstroomtoevoer.

FAQ

Waarom zijn stroomgeneratoren belangrijk voor de uptime van datacenters?

Stroomgeneratoren fungeren als back-up voor het hoofdelektriciteitsnet en zorgen voor ononderbroken bedrijfsvoering tijdens stroomuitval. Ze voorkomen serviceonderbrekingen en financiële verliezen, met name in datacenters die voldoen aan hoge beschikbaarheidsnormen.

Welke soorten generatoren worden veelal gebruikt in datacenters?

Datacenters gebruiken doorgaans standby-, prime- of continu-geschatte generatoren. Standby-generatoren worden ingezet bij noodsituaties, prime-geschatte voor gebieden met onbetrouwbare elektriciteit, en continu-geschatte voor constante bedrijfsvoering, zoals in productieomgevingen.

Hoe moet een generator worden afgestemd op een datacenter?

Het dimensioneren van een generator omvat het analyseren van daadwerkelijke stroomverbruiksgegevens, rekening houdend met piekbelasting, redundantie-eisen en toekomstige uitbreidingsmogelijkheden om over- of onderdimensionering te voorkomen.

Wat is het belang van N+1- en 2N-redundantiemodellen?

N+1-redundantie houdt in dat er een extra generator in reserve staat voor het geval van uitval van één component, terwijl 2N-redundantie alle stroomcomponenten dupliceert voor volledige foutentolerantie. Deze modellen zijn cruciaal om stilstand te minimaliseren.