Article de Maria Fedorovicheva, Responsable marketing des produits CVC chez ABB Motion.
L'indicateur d’efficacité énergétique (PUE) est l'un des indicateurs clés de performance les plus importants pour montrer l'efficacité avec laquelle un DataCenters utilise l'énergie.
Le PUE est un ratio défini par la puissance consommée par un DataCenters divisée par la puissance utilisée par son équipement informatique. Plus précisément, il indique la quantité de puissance utilisée par l'équipement informatique réel par rapport à la puissance utilisée par tous les services du DataCenters, qui comprend le refroidissement, l'éclairage, l'équipement de réseau électrique, etc. En adoptant les meilleures pratiques, il est possible d'atteindre un PUE annuel moyen de 1,1 et même moins.
Il est utile de connaître le PUE, mais il faut être prudent dans l'interprétation de ce qu'il montre réellement. En effet, la PUE n'est qu'un rapport de la puissance active mesurée en Watts (W), alors que la puissance fournie à un DataCenters se compose à la fois de la puissance active et de la puissance réactive.
La puissance réactive ne fait pas de véritable travail, mais elle doit être fournie à des charges inductives ou capacitives pour maintenir la stabilité de la tension dans le réseau. Les charges inductives typiques dans un DataCenters comprennent les moteurs qui font tourner des applications de refroidissement, tandis que les unités d'alimentation des serveurs informatiques sont de bons exemples de charges capacitives. Si la puissance réactive n'est pas gérée immédiatement au niveau de la charge qui la consomme, elle pourrait provoquer des pertes massives sur l'ensemble du réseau.
Il est également important de se rappeler que les charges non linéaires comme les variateurs de vitesse (VSD), l'éclairage à LED, les onduleurs et les serveurs avec alimentation à découpage consomment également de la puissance réactive. La manière spécifique dont ils tirent le courant peut provoquer sa distorsion.
Outre le courant actif (fondamental), il existe une composante de courant appelée harmoniques. Les harmoniques sont une sorte de pollution électrique dans le réseau, qui entraîne une augmentation des pertes d'énergie, une diminution de la fiabilité du réseau électrique et une réduction de la durée de vie des équipements connectés. Pour estimer la quantité de puissance réactive présente dans le réseau, on utilise une valeur appelée facteur de puissance (FP) - elle montre la relation entre la puissance active et la puissance totale fournie au circuit. Plus le facteur de puissance est proche de 1, moins la puissance réactive est présente dans le réseau et plus le réseau est efficace et fiable. Les fournisseurs d’énergies pénalisent souvent les consommateurs pour un faible facteur de puissance, car ils doivent fournir une capacité de production et de distribution d'électricité accrue.
Lorsque l'on prend des mesures pour améliorer le PUE, comme l'installation de VSD pour les applications de refroidissement, il est crucial de vérifier comment le réseau électrique du DataCenters est affecté. Les moteurs peuvent économiser en moyenne 20 à 60 % d'énergie dans les processus de refroidissement. Mais leur inconvénient peut être l'augmentation des pertes d'énergie dans le réseau électrique - et le PUE n'en tiendra pas compte. Les VSD standard qui comportent des condensateurs dans leur conception sont généralement bons pour compenser la puissance réactive des charges qu'ils contrôlent. Les variateurs utilisent leurs condensateurs pour alimenter les moteurs en courant réactif et protéger le service d'alimentation de la source de courant réactif elle-même. Cependant, des variateurs plus sophistiqués avec un redresseur actif (AFE) et des condensateurs DC, tels que les variateurs à très faible taux d'harmoniques (ULH) d'ABB, peuvent aller plus loin en compensant également d'autres charges inductives ou capacitives du réseau pour une efficacité encore meilleure du réseau. La situation est différente en ce qui concerne les harmoniques. Les performances harmoniques dépendent beaucoup de la conception de l'entraînement.
L'impact des harmoniques est mesuré sous forme de pourcentage connu sous le nom de distorsion harmonique totale (THD) qui est la relation entre tous les harmoniques de courant ou de tension et le courant ou la tension fondamental. En l'absence d'harmoniques de tension ou de courant, la THD est de 0 %. Un variateurs à redresseur à 6 impulsions typique avec impédance intégrée à un THDi d'environ 40%. Il en résulte une augmentation de 8 % du courant de ligne et des pertes d'énergie de 16 % supérieures à celles d'un système sans harmoniques.
Plutôt que d'utiliser des filtres supplémentaires pour lutter contre les harmoniques, pourquoi ne pas utiliser des variateurs qui ne provoquent pas d'harmoniques au départ ? Les variateurs à redresseurs actifs produisent une distorsion harmonique exceptionnellement faible, même à charge partielle, ce qui réduit les risques de panne du réseau électrique et augmente son efficacité. S'il est important de maintenir le PUE proche de 1, il est également essentiel de prêter attention à la technologie des VSDs utilisée dans le contrôle des applications de refroidissement pour atteindre ce niveau.
En effet, le choix des VSDs affecte non seulement l'efficacité du processus de refroidissement, mais aussi celle du réseau électrique, ce qui ne se reflète pas dans le PUE. En fin de compte, c'est l'efficacité de tous les systèmes, y compris le réseau de refroidissement et d'alimentation, qui détermine la véritable efficacité énergétique d'un DataCenters.
