Decentralized Power Systems Feed Datacenters' Growth

ผลกระทบอย่างหนึ่งจากการแพร่ระบาดของ COVID-19 ที่ยังคงดำเนินอยู่อย่างต่อเนื่องคือ กิจกรรมออนไลน์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งสอดคล้องกับความต้องการศูนย์ข้อมูลที่เพิ่มขึ้นมากเช่นกัน ข้อมูลขององค์การพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency) แสดงให้เห็นว่าปริมาณการใช้อินเทอร์เน็ตเพิ่มขึ้นถึง 40 เปอร์เซ็นต์ในระหว่างเดือนกุมภาพันธ์ถึงเมษายน 2564 เนื่องจากกิจกรรมมากมายได้ปรับเปลี่ยนเป็นรูปแบบทางออนไลน์ จากการสำรวจล่าสุดของผู้เชี่ยวชาญด้านศูนย์ข้อมูลที่จัดทำโดย เอบีบี พบว่าภาคส่วนที่ได้รับผลกระทบมากที่สุด ได้แก่ แอปพลิเคชันบนระบบคลาวด์สำหรับบริการทางการเงินและการธนาคาร ตามด้วยแอปพลิเคชัน IoT แบบเครื่องต่อเครื่อง การโทรคมนาคม และเครือข่ายสังคมออนไลน์

ตอบโจทย์ความต้องการ

ความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่งในธุรกิจศูนย์ข้อมูล เนื่องจากหากระบบเกิดหยุดทำงาน อาจก่อให้เกิดความเสียหายที่มีมูลค่าสูงถึงหลายแสนดอลลาร์ต่อชั่วโมงเลยทีเดียว ในเรื่องของความเร็ว (เช่น ในการเพิ่มเซิร์ฟเวอร์ออนไลน์) ก็มีความสำคัญเช่นกัน ไม่ว่าจะในศูนย์ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาใหม่หรือการปรับปรุงขยายศูนย์เดิมที่มีอยู่ก็ตาม จากการสำรวจของ เอบีบี แสดงให้เห็นว่า ผู้ตอบแบบสอบถามได้แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ที่ใกล้เคียงกัน คือ 49% มีแนวโน้มที่จะลงทุนในอุปกรณ์ใหม่ ๆ และในสัดส่วนที่เท่ากันมีแนวโน้มที่จะปรับปรุงขยายศูนย์เดิมที่มีอยู่ (โดยผู้ตอบสามารถเลือกได้มากกว่าหนึ่งตัวเลือก) โดยเจ้าของศูนย์ข้อมูลกว่าหนึ่งในสามใช้ประโยชน์จากระบบเดิมที่มีพื้นที่ว่างที่ยังไม่ได้ใช้ประโยชน์ ในขณะที่มีผู้ตอบแบบสอบถามหนึ่งในสี่นั้นได้เพิ่มตู้อุปกรณ์ที่ใช้งานได้หรือพื้นที่ห้องติดตั้งอุปกรณ์เพื่อขยายความสามารถในการทำงานของระบบที่มากขึ้น และประมาณครึ่งหนึ่งของผู้ตอบแบบสอบถามกล่าวว่า พวกเขามีแนวโน้มที่จะพิจารณาการใช้ประโยชน์สูงสุดของพื้นที่ว่างในปัจจุบันเพื่อเพิ่มความหนาแน่นการใช้งาน ในขณะที่อีกครึ่งหนึ่งยังกล่าวว่า พวกเขามีแนวโน้มที่จะพิจารณาอัพเกรดระบบไฟฟ้าเพื่อตอบสนองความต้องการดังกล่าว ความต้องการพลังงานเพิ่มขึ้นพร้อมกับพลังของการประมวลผล แต่ด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่มากขึ้นเรื่อย ๆในระดับตู้ติดตั้งอุปกรณ์ จึงกลายเป็นความท้าทายสำหรับเจ้าของศูนย์ข้อมูลในการรองรับการขยายตัวอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากส่วนหนึ่งมาจากสถาปัตยกรรมดั้งเดิมของระบบไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูล ในหลาย ๆ กรณีพบว่า ระบบไฟฟ้าจะถึงขีดจำกัด ก่อนที่พื้นที่ใช้สอยจริง (ในห้องติดตั้งอุปกรณ์หรือในตู้ติดตั้งอุปกรณ์) จะหมดลงเสียอีก

แนวโน้มของระบบไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูล

ซัพพลายเออร์ในระบบไฟฟ้าพยายามตอบสนองความต้องการที่เฉพาะเจาะจงของศูนย์ข้อมูล ด้วยการออกแบบที่เป็นนวัตกรรมใหม่ๆ เพื่อที่จะทำให้เกิดความน่าเชื่อถือที่โดดเด่น โดยที่ผู้ใช้งานยังคงใช้พลังในการประมวลผลได้อย่างเต็มประสิทธิภาพสูงสุดภายในพื้นที่ที่กำหนด

ตัวอย่างเช่น Prefabricated, skid-mounted e-houses แบบประกอบสำเร็จและติดตั้งอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางและแรงดันต่ำ อุปกรณ์ควบคุมไฟฟ้าที่จำเป็น และตู้ควบคุมอัตโนมัติ โครงสร้างแบบบรรจุในตู้สำเร็จช่วยให้สามารถผลิต ประกอบ และทดสอบสำเร็จจากโรงงาน ซึ่งช่วยลดการทำงานที่หน้างานให้น้อยที่สุด

ดังนั้นศูนย์ข้อมูลจึงสามารถได้รับประโยชน์โดยรวมทั้งจากโซลูชันที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะ และจากผลิตภัณฑ์มาตรฐานที่สามารถผลิตซ้ำ มีความน่าเชื่อถือ และมีความพร้อม นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้ปฏิบัติงานที่มีทรัพยากรภายในจำกัด หรือผู้ที่ต้องการลดความเสี่ยงและเวลาในการติดตั้ง

นวัตกรรมได้ถูกพัฒนาจนถึงระดับของอุปกรณ์เอง ตัวอย่างเช่น สวิตช์เกียร์แบบดิจิทัลที่ใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับกระแสและแรงดันไฟฟ้าแทนหม้อแปลงวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าแบบเดิม อุปกรณ์เหล่านี้มีช่วงการทำงานแบบเชิงเส้นที่กว้างขึ้น ทำให้สามารถรองรับโหลดที่แตกต่างกันได้ โดยไม่ต้องเปลี่ยนหม้อแปลงวัดกระแสไฟฟ้า และนอกจากนี้ยังต้องการการเดินสายไฟที่น้อยลงอย่างมาก ดังนั้นจึงทำให้มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในราคาที่ถูกลง

การออกแบบและการกระจายศูนย์

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการเปลี่ยนไปพึ่งพาระบบไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์ ซึ่งจะสามารถช่วยขจัดความเสี่ยงในกรณีที่เกิดความผิดพลาดขึ้นในระบบที่เป็นหัวใจสำคัญเพียงจุดเดียว (single points of failure) ภายในศูนย์ข้อมูล อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังแบบแยกส่วน สวิตช์บายพาส และตัวควบคุมช่วยให้สามารถติดตั้งวางอุปกรณ์สำรองไฟฟ้า (UPS) ที่ระดับตู้แทนที่จะติดตั้งเป็นหน่วยเดียวที่ให้รองรับทั้งศูนย์ การทำเช่นนั้นหมายความว่า หากเกิดปัญหาในตู้ใดตู้หนึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อทั้งศูนย์ ตัวเรียงกระแส (rectifier) และแบตเตอรี่สามารถถอดเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องดับอุปกรณ์ และกำหนดค่าได้เอง ทำให้ง่ายต่อการบำรุงรักษาโดยไม่รบกวนการทำงาน

การใช้ประโยชน์จากสภาพแวดล้อมที่อยู่ภายใต้การควบคุมของโรงงาน อุปกรณ์สามารถถูกผลิต ทดสอบ และทดลองการทำงานควบคู่ไปกับสถานที่ติดตั้งจริงได้ โดยช่วยลดการทำงานที่หน้างานให้น้อยที่สุด ความจุไฟฟ้าสามารถถูกเพิ่มในแต่ละตู้ได้ ทำให้เจ้าของศูนย์ข้อมูลสามารถใช้ประโยชน์จากพื้นที่ศูนย์ที่ว่างอยู่ทั้งหมดได้ โดยไม่จำเป็นต้องมีห้องระบบสำรองไฟแยกต่างหาก

เอบีบี พบว่ามีการประหยัดพื้นที่ได้สูงสุดถึง 40 เปอร์เซ็นต์ในศูนย์ข้อมูล โดยใช้แนวทางระบบไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์ และมีประสิทธิภาพสูงถึง 97 เปอร์เซ็นต์ในการติดตั้งระบบสำรองไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์ (ทำงานในโหมดการแปลงไฟฟ้าแบบคู่) ทั้งหมดนี้รวมกันเป็นการประหยัดต้นทุนทั้งในรายจ่ายการลงทุนและค่าใช้จ่ายการดำเนินงาน

ข้อจำกัดของพื้นที่นั้นส่งผลต่อการออกแบบส่วนประกอบของระบบไฟฟ้าอื่น ๆ เช่นกัน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ควบคุมและจ่ายไฟฟ้า (PDU) ที่ใช้งานกันตอนนี้ ต้องการการเข้าถึงจากด้านหน้าเท่านั้น สำหรับการติดตั้ง การใช้งาน และการบำรุงรักษา โดยอุปกรณ์ที่ต้องการการบำรุงรักษาได้ถูกแยกออกจากไฟฟ้าแรงดันสูง ช่วยเพิ่มความปลอดภัย แม้จะลดพื้นที่ลงก็ตาม

แม้แต่ผลิตภัณฑ์ติดตั้งที่เล็กที่สุดและดูเหมือนมีประโยชน์น้อยที่สุด ก็สามารถสร้างความแตกต่างให้กับเจ้าของศูนย์ข้อมูลที่ต้องการความเร็วในการติดตั้ง ยกตัวอย่างเช่น ระบบ Kindorf ของ เอบีบี ที่ช่วยลดเวลาในการติดตั้งลงได้ 90 เปอร์เซ็นต์บนโครงโลหะโดยใช้นัตล็อกบนแกนเกลียว เพื่อให้ผู้รับเหมาสามารถติดตั้งท่อ ร้อยสายท่อและถาดสายเคเบิลได้อย่างรวดเร็วและง่ายดายในขณะที่อุตสาหกรรมศูนย์ข้อมูลกำลังตอบสนองต่อความต้องการตามที่ผู้ใช้งานได้คาดหวังไว้ ผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าและวิศวกรก็ได้สร้างแนวทางและนวัตกรรมผลิตภัณฑ์ใหม่ ๆ ที่ตอบสนองความต้องการของศูนย์ข้อมูลโดยตรงขึ้นมาเช่นเดียวกัน

IEA = ทบวงการพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency)