wersja mobilna
Online: 577 Środa, 2017.10.18

Raporty

Zasilanie gwarantowane staje się dla nowoczesnej elektroniki coraz bardziej istotne

piątek, 15 września 2017 11:11

Elektroniki w naszym życiu jest coraz więcej i pełni ona coraz bardziej odpowiedzialne zadania, przez co nieprzerwana dostępność zasilania staje się jednym z ważniejszych zagadnień, jakie muszą rozwiązywać projektanci i integratorzy systemów w technice. Zapraszamy do zapoznania się z obszernym artykułem techniczno-rynkowym poświęconym zagadnieniom zasilania bezprzerwowego w technice. Omawiamy w nim wszystkie istotne trendy i zjawiska z tego obszaru, pokazujemy produkty i dostawców obecnych na rynku krajowym.

Spis treści » Produkty do zasilania gwarantowanego
» Zasilacze bezprzerwowe UPS
» Zasilacze buforowe
» Zasilacze buforowe z superkondensatorami
» UPS-y o stałym napięciu wyjściowym
» Akumulatory
» Ogniwa paliwowe, agregaty
» UPS-y w aplikacjach małej i średniej mocy
» UPS-y w zastosowaniach przemysłowych
» Dostawcy systemów zasilania gwarantowanego
» Zestawienie w tabelach
» Pokaż wszystko

W przemyśle, a zwłaszcza w procesach realizowanych ciągle, utrata zasilania, a nawet chwilowa niestabilność, to wymierne straty wywołane niekontrolowanym przestojem, dlatego gwarancja tego, że będzie ono dostępne, jest warunkiem koniecznym do zapewnienia jakości i potencjału przedsiębiorstwa. Niewątpliwie awarii sieci energetycznych jest dzisiaj mniej niż dekadę temu, ale jednocześnie, ponieważ nieustannie przybywa sprzętu wymagającego podtrzymania lub stałego zasilania, całość branży jest rozwojowa.

Im większa moc, dłuższy wymagany czas podtrzymania i większa dostępność energii elektrycznej, tym zapewnienie gwarancji zasilania staje się coraz bardziej złożone i kosztowne. Dlatego wyboru odpowiedniego wariantu powinno się dokonać na podstawie kilku czynników, np. oczekiwanej niezawodności, kryteriów ekonomicznych, warunków przystosowania instalacji elektrycznej czy możliwości zapewnienia właściwych warunków montażu, pamiętając, że ciągłość zasilania jest podstawowym warunkiem bezpieczeństwa klientów, pracowników oraz mienia.

Tendencje w koniunkturze na rynku
w pierwszej połowie 2017 roku

Aktualna koniunktura na rynku w pierwszej połowie 2017 roku została przez blisko połowę firm uznana za niezmienną, ale podobnie jak wyszło w ocenie całego 2016 roku, trudno szukać na powyższym wykresie znamion stałego trendu. Przeciwnie, zdania specjalistów są podzielone, poszczególne kategorie są dość duże, co sugeruje, że wyniki poszczególnych firm sporo się od siebie różnią. Zapewne odpowiedzi są pochodną wygranych przetargów, realizowanych projektów i branży, w których dany dostawca jest aktywny. Warto dostrzec, że czerwone pole charakteryzujące oceny negatywne koniunktury w tym zestawieniu jest znacznie większe, niż wyszło w pytaniach ankietowych o ocenę 2016 roku. To może sugerować, że niestety warunki biznesowe się nie poprawiają.

W obszarze zasilania gwarantowanego liczy się dzisiaj ogólny wzrost wymagań i jakości, a świadomość użytkowników związana ze stratami w przypadku przerwy w dostawie energii też jest większa. Mówi się również, że nic tak nie działa dobrze na rozwój rynku jak spektakularna wpadka oraz problemy powstałe na skutek zaniedbań, bo one mają wyjątkowo przemawiający do wyobraźni aspekt edukacyjny. Warto też odnotować, że rośnie liczba ekstremalnych zjawisk pogodowych, wywołujących awarie sieci energetycznych. One stają się istotnym czynnikiem ryzyka, tym bardziej że przerwy w dostawach są bardzo długie.

Po stronie czynników prorozwojowych dla rynku warto jeszcze wymienić popularyzację usług dostępnych w chmurze, szybki rozwój Internetu i wzrost szybkości łączy telekomunikacyjnych, które przekładają się na coraz większą liczbę obiektów infrastrukturalnych pracujących nonstop. To wszystko powoduje, że znaczenie omawianego sektora rynku we współczesnej technice nieustannie się zwiększa.

Produkty do zasilania gwarantowanego

Do podstawowych urządzeń zasilania gwarantowanego zalicza się zasilacze buforowe wyposażone w akumulatory i zasilacze UPS, które są w stanie zapewnić niezbędne zasilanie energią o wymaganych parametrach urządzenia wymagające przemiennego napięcia o parametrach takich jak sieć energetyczna. Dla większości urządzeń i systemów magazynem energii na czas awarii są akumulatory.

W dużych systemach urządzenia te są wspomagane przez agregaty prądotwórcze, natomiast rozwiązania zasilaczy bezprzerwowych małej mocy oraz wersje zapewniające krótkie czasy podtrzymania korzystają z superkondensatorów. Ogniwa paliwowe oraz inne rozwiązania takie jak generatory termoelektryczne to domena zastosowań specjalnych (kosmos, wojsko).

Najważniejsze branże i grupy odbiorców
dla rynku zasilania gwarantowanego

Na szczycie zestawienia najważniejszych branż i grup odbiorców dla rynku zasilania gwarantowanego znalazły się zastosowania przemysłowe, które przebiły wyraźnie IT i telekomunikację, a więc rynek historycznie najstarszy i dla wybranych produktów takich jak UPS-y także najważniejszy. Wysoko uplasowały się także zastosowania w energetyce i te wykorzystywane do podtrzymania zasilania w infrastrukturze obiektów, np. związane z bezpieczeństwem, monitoringiem oraz automatyką budynkową. Taka kolejność wynika z tego, że zastosowania przemysłowe, budynkowe i podobne dotyczą często wprawdzie jednostek mniejszej mocy i tańszych, ale za to częściej aplikowanych. Wykres jest dowodem, że podtrzymanie zasilania dotyczy obecnie obszarów, gdzie wymagane moce wyjściowe są relatywnie mniejsze, czasy działania też niekoniecznie rekordowo długie, a systemy zasilające mają strukturę rozproszoną i rozdzieloną na wiele małych jednostek zamiast na jeden duży system. Małe znaczenie rynku konsumenckiego to wynik tego, że awarii sieci energetycznej jest dzisiaj znacznie mniej niż np. dekadę temu, a dodatkowo coraz większy udział ma sprzęt mobilny, który ma własne akumulatory i dodatkowego podtrzymania nie wymaga.

Największym problemem technicznym rynku zasilania gwarantowanego są oczywiście akumulatory, a dokładnie ich ograniczona pojemność i żywotność, a także zjawiska takie jak np. przedwczesna utrata pojemności. Szybki postęp technologiczny w zakresie efektywnej konwersji energii elektrycznej równoważy trochę umiarkowane lub nawet słabe tempo rozwoju rynku chemicznych źródeł prądu.

Niemniej lata lecą, a podstawowym typem ogniw na rynku cały czas są wersje kwasowo-ołowiowe. Specjaliści mówią wprawdzie, że technologia litowo-jonowa się popularyzuje, ale w praktyce zmiany daje się dostrzec jedynie w zasilaczach buforowych.

Zasilacze bezprzerwowe UPS

Zasilacze bezprzerwowe UPS są stosowane przede wszystkim w centrach danych, systemach komunikacyjnych, w energetyce i przemyśle. Na rynku dostępne są urządzenia różnych typów. Gdy bezprzerwowa dostawa energii o odpowiednich parametrach staje się wymaganiem podstawowym, naturalnym wyborem jest UPS online.

Niezależnie od pracy sieci zasilającej dostarcza on energię o wysokiej jakości (pozbawioną zaburzeń EM i harmonicznych), a w razie awarii bezprzerwowo przełącza się na pracę z baterii. Aplikacje o mniej krytycznych wymaganiach mogą z kolei korzystać z tańszych rozwiązań typu offline lub pośredniej wersji tego urządzenia z tzw. interaktywną linią sieciową.

W skład większości UPS-ów, niezależnie od ich wielkości i topologii, wchodzą akumulatory, ładowarka i przetwornica (inwerter) zamieniająca niskie napięcie stałe w przemienne. Różnice między topologiami dotyczą tego, czy przetwornica pracuje cały czas, czy jest załączana dopiero podczas awarii. Cechą UPS-a online jest podwójna konwersja energii, z sieci do napięcia akumulatora i dalej z powrotem na sieć.

Tabela 1. Przegląd ofert dostawców systemów zasilania gwarantowanego

Dzięki temu przetwornica zasila obciążenie czystym i dokładnie stabilizowanym przez UPS napięciem przemiennym. Oprócz tego prostownik zasilający falownik z sieci zapewnia korekcję współczynnika mocy, przez co UPS online jest w istocie też filtrem, który chroni urządzenia przed zakłócającymi wpływami sieci energetycznej, optymalizując równocześnie obciążenie w stosunku do sieci.

W UPS-ie offline w trakcie normalnej pracy obciążenie jest zasilane bezpośrednio z sieci energetycznej, przez co napięcie na obciążeniu nie jest stabilizowane ani filtrowane. Gdy napięcie zasilania spadnie poza ustaloną granicą, zasilanie obciążenia jest przełączane przekaźnikiem na przetwornicę i akumulator. Spowodowana tym przerwa może trwać typowo kilka milisekund. Zaletą UPS-a offline jest to, że gdy zasilanie z sieci jest, falownik nie pracuje, a więc nie pobiera energii.

Robert Siroic

inżynier sprzedaży w Delta Energy Systems (Poland)

  • Jakie są czynniki sprzyjające rozwojowi rynku zasilaczy bezprzerwowych w Polsce?

Popyt na niezawodne zasilanie idzie w parze z powstającymi centrami danych oraz z nieustannie postępującą cyfryzacją techniki. Warto podkreślić, że ze względu na coraz wyższe oczekiwania rynku w zakresie niezawodności poszukuje się nowych rozwiązań, które zapewniają wysoką dostępność pozwalając przy tym na rozwój infrastruktury zasilania wraz ze wzrostem potrzeb. Kolejnym czynnikiem sprzyjającym rozwojowi rynku wysokowydajnych zasilaczy UPS są oczekiwania klienta związane uzyskaniem wysokiej sprawność systemów, dzięki której możliwe jest uzyskanie oszczędności energii elektrycznej.

  • Jakie nowości pojawiają się na rynku zasilaczy?

Od kilku lat można zaobserwować trend rozwoju systemów zasilania UPS idący w kierunku rozwiązań modułowych. Dzięki tej funkcjonalności możliwa jest rozbudowa zasilacza UPS, łatwość serwisu oraz wydajność ze względu na skalowalność systemu. Przykładem jest pełni modułowy zasilacz UPS z serii Modulon DPH z możliwością pionowej rozbudowy co 25 kW do 75 kW, 150 kW i 200 kW do 4 jednostek (800 kW).