Hogyan biztosítsuk a folyamatos áramellátást igénylő elektronikus eszközeink biztonságát?

„Homály fedi azt, hogy pontosan ki, mikor és hol találta fel a szünetmentes tápegységet, azaz egyetlen feltaláló sincs, aki egyedül magáénak vallhatná. Annyit viszont biztosan tudunk, hogy az Eaton finnországi üzemében már 1962 óta gyártanak szünetmentes tápegységeket. Az elmúlt hat évtized során e technológia hatalmas fejlődésen ment keresztül: csak az Eaton több mint kétszáz technológiai újítást szabadalmaztatott a tartalék áramellátás és az energiaátalakítási technológia területén. A legújabb fejlesztéseknek köszönhetően pedig a UPS-ek napjainkra már az energiaátállásban is meghatározó szerepet játszhatnak” – mondta Szontág Balázs, az Eaton Magyarország marketing menedzsere.

Mi a UPS?

A szünetmentes tápegységek (másnéven UPS-ek) olyan teljesítményelektronikai eszközök, amelyeknek központi eleme egy akkumulátor, és két alapvető funkcióval rendelkeznek: a tartalék áramellátás biztosítása és a hálózati áram „tisztítása”. Így egyfajta biztosítékként működik az elektromos fogyasztók számára, ezért létfontosságú eszköz az üzletmenet folytonosságának biztosításához. Rövid áramkimaradás esetén a UPS megvédi a kritikus berendezéseket azzal, hogy jellemzően öt és harminc perc közötti időszakra tovább biztosítja az áramellátást, áthidalva ezzel a generátor beindulásáig tartó időszakot. Hosszabb áramkimaradások esetén pedig szabályozott leállást biztosít az adatvesztés és adatsérülés elkerülése érdekében. Még ha a hálózati áramellátás rendelkezésre is áll, annak rossz minősége – feszültséglökések, feszültségcsökkenések vagy tranziensek – nagyban veszélyeztetheti a berendezéseket, különösen a mai egyre kifinomultabb és érzékenyebb eszközök esetében. A UPS a hálózat által biztosított feszültség „kisimításával” biztosítja ezen eszközök működését.

A szünetmentes tápegységek használata kulcsfontosságú minden olyan területen, ahol a kritikus vagy érzékeny berendezéseknek folyamatos és tiszta áramellátásra van szükségük. Ilyen területnek számítanak például az egészségügyi intézmények, az adatközpontok, az ipari feldolgozó berendezések, vagy éppen a vészhelyzeti kommunikáció teljes infrastruktúrája.

A legújabb fejlesztések

Amíg az első UPS eszközök analógok voltak és csak néhány kilowatt kapacitással rendelkeztek, a digitális jelfeldolgozó processzorokkal ellátott modern készülékek nagy adatmennyiséget is képesek kezelni, ami sokkal fejlettebb funkciókat és vezérlést biztosít, akár több megawattos teljesítménnyel ötvözve. Ezzel párhuzamosan a szünetmentes tápegységek hatékonysága is javult: a 30 évvel ezelőtti mintegy 20 százalékról mára 3 százalékra csökkent a teljesítményveszteség. Emellett az eszközök kisebbek és transzformátor nélküli kialakításúak, így gyártásukhoz kisebb mennyiségű nyersanyag szükséges. A legújabb modellek ezen kívül olyan előnyökkel is rendelkeznek, mint például a gyorsabb kapcsolás, a fejlett teljesítményelektronika, vagy éppen a hatékonyabb hűtés. Mindezek fontos szempontok az energia- és hűtési költségek növekedése, valamint a dekarbonizácó szükségessége miatt.

A fejlesztések olyan moduláris felépítést tettek lehetővé, amely könnyű skálázhatóságot és karbantartást biztosít. A kapacitás bővítéséhez ugyanis mindössze elegendő egy újabb modult hozzáadni, és az egyes modulok akár a többi egység üzemelése közben is karbantarthatók. Ennek eredményeként a legújabb UPS-ek nagyobb megbízhatóságot, rendelkezésre állást és rugalmasságot biztosítanak kisebb költségek mellett. Amíg a UPS-ek hagyományosan ólom-sav akkumulátorokon alapultak, ezeket mára felváltották a lítium-ion akkumulátorok, amelyek kisebbek, könnyebbek és sokkal alkalmasabbak a hosszabb árammentes időszakok áthidalására. Ha ehhez hozzávesszük a szuperkondenzátorok fejlődését – amelyek önmagukban nem akkumulátorok, de képesek nagy mennyiségű villamos energiát tárolni és gyorsan leadni –, teljesen új funkciók valósíthatók meg.

Intelligensebb hálózatok

A UPS technológia szerepe a kritikus fogyasztók védelméről egyre inkább áttevődik a hálózat egészének védelmére. A UPS-ek legújabb generációja – ilyen például az Eaton EnergyAware rendszere – hálózat-interaktív, ami azt jelenti, hogy ezek a készülékek nemcsak egyirányú, hanem kétirányú energiaáramlást is képesek kezelni. Az egyszerű áramfelvétel helyett ezek az intelligens UPS-ek képesek visszatáplálni a felesleges energiát a hálózatba anélkül, hogy a működésükben bármilyen kompromisszumot kellene kötni. Ez egyrészt megkönnyíti a rövid- és hosszú távú csúcskiegyenlítést a hálózat terhelésének csökkentése érdekében, másrészt támogatja a megújuló energiaforrások elterjedését, amelyek a hagyományos, fosszilis energiaforrásokhoz képest még nagyobb ingadozásoknak vannak kitéve. A hálózatstabilizálás, a helyi energiagazdálkodás és az energiaáramlás fejlett vezérlése révén a modern UPS-ek így jelentősen hozzájárulhatnak az energetikai átálláshoz.

„A jövőbeli UPS-fejlesztések kevésbé a készülék hatékonyságának javításáról szólnak majd. Sokkal inkább arról, hogyan tudja az adott berendezés szabályozni, tárolni és hasznosítani a különböző energiaforrásokból származó villamos energiát a fenntarthatóság érdekében. Ha például egy adatközpont UPS-ében tárolt energia 100 százalékban megújuló energiaforrásokból származik, akkor a 3 százalékos energiaveszteség nem jelent további károsanyag-kibocsátást, és kevésbé ártalmas a fenntarthatóság szempontjából” – tette hozzá Szontág Balázs.

A jövő kihívásai

A termék életciklusa során kibocsátott károsanyagmennyiség kérdése egyre kevésbé a UPS működése szempontjából merül fel, sokkal inkább a gyártó folyamatainak fenntarthatósága lesz a kérdés. Ez a „cradle-to-gate” (a bölcsőtől a kapuig) néven emlegetett megközelítés a gyártás kezdetétől egészen az értékesítés pillanatáig tartó szakaszban értékeli a termék karbonlábnyomát. A vásárlók számára így egyre fontosabbá válik, hogy milyen és mekkora mennyiségű nyersanyagból készül egy UPS, beleértve a gyártás során felhasznált energia típusát és mennyiségét is.

Mivel a UPS-ek a hatékonyságnövelés tekintetében lassan elérik a csúcsot, a figyelem most már más szempontokra is fordul, például a tartalékgenerátorok energiaforrására, amely még mindig gyakran a korántsem ideális gázolaj vagy gáz. A UPS-ek által a hálózat számára nyújtható szolgáltatásokról folytatott tárgyalásokon fontos szempont, hogy ne tévesszük szem elől elsődleges céljukat, nevezetesen a kritikus berendezések tiszta, szünetmentes áramellátását.  Ennek ellenére a jövő UPS-e ennél sokkal többre is képes, mivel az energetikai átállás („nulla nettó”) alapvető építőelemeként működik.