Con l’evoluzione dei data center, chiamati a supportare infrastrutture hyperscale, installazioni edge e servizi digitali in tempo reale, cresce la necessità di sistemi di alimentazione sempre più efficienti e resilienti.
Le tradizionali architetture UPS centralizzate in corrente alternata continuano a svolgere un ruolo fondamentale. Tuttavia, vengono sempre più spesso affiancate da sistemi a 24 VDC destinati alla protezione dei circuiti di controllo, delle apparecchiature di rete e dei sistemi ausiliari.
Tecnologie come DC-UPS con batterie, moduli con supercondensatori e module buffer assicurano protezione contro disturbi e interruzioni dell’alimentazione. Se selezionate in funzione delle effettive esigenze applicative, queste soluzioni contribuiscono ad aumentare la disponibilità dell’impianto, migliorare la rapidità di risposta del sistema e ridurre gli interventi di manutenzione.
Questo articolo approfondisce il ruolo delle tecnologie di backup in corrente continua nei sistemi di alimentazione dei data center e illustra come individuare la soluzione più adatta a ciascuna applicazione.
I moderni data center devono garantire un servizio continuo anche in presenza di reti elettriche instabili, micro interruzioni e variazioni di carico legate, in particolare, ai profili di consumo altamente dinamici delle applicazioni di intelligenza artificiale.
Anche una caduta di tensione di brevissima durata può compromettere i sistemi di controllo più sensibili, con conseguenze sulle prestazioni della rete e sui processi di automazione.
I grandi UPS con batterie assicurano un’autonomia prolungata, ma non sempre rappresentano la soluzione più efficiente per gestire disturbi di breve durata o applicazioni distribuite.
Per questo motivo, gli operatori stanno adottando strategie di backup mirate a 24 VDC all’interno di rack, quadri di controllo e nodi edge. Questi sistemi sono progettati per offrire tempi di risposta molto rapidi, dimensioni compatte e necessità di manutenzione ridotte.
DC-UPS, moduli con super condensatori e module buffer costituiscono gli elementi principali di questo approccio, fornendo una protezione specifica ai sottosistemi critici.
Nei data center, le architetture a 24 VDC vengono comunemente utilizzate per alimentare sistemi di controllo industriale, dispositivi di monitoraggio e infrastrutture di comunicazione.
Rispetto alla distribuzione tradizionale in corrente alternata, i sistemi di backup in corrente continua riducono il numero di conversioni energetiche e semplificano l’integrazione a livello dei singoli dispositivi.
Un’architettura tipica comprende un alimentatore AC/DC principale che alimenta un bus regolato a 24 VDC. Da questo ricevono energia carichi critici come PLC, sensori e switch. Lungo la linea possono essere integrati componenti di backup e stabilizzazione, tra cui DC-UPS, super condensatori e module buffer, per garantire la continuità della tensione.
I principali vantaggi dei sistemi a 24 VDC comprendono:
Quest’ultimo aspetto permette di prolungare l’autonomia disponibile per i dispositivi che devono rimanere operativi più a lungo durante un’interruzione.
Queste caratteristiche rendono le soluzioni a 24 VDC particolarmente interessanti per gli edge data center, nei quali spazio disponibile e velocità di risposta rappresentano requisiti essenziali.
I DC-UPS svolgono la funzione di controllo intelligente all’interno del sistema di backup. Monitorano la tensione in ingresso, gestiscono i dispositivi di accumulo e, quando rilevano un’anomalia, commutano automaticamente sull’alimentazione di emergenza.
Nei data center, dispositivi come il PULS UB20.241 assicurano una transizione senza interruzioni durante un blackout, evitando arresti delle apparecchiature più sensibili.
Le funzioni integrate di diagnostica e comunicazione consentono inoltre di monitorare le prestazioni del sistema e supportano strategie di manutenzione predittiva.
I supercondensatori, chiamati anche supercapacitor o supercap, sono dispositivi di accumulo progettati per eseguire cicli di carica e scarica estremamente rapidi.
Diversamente dalle batterie, immagazzinano energia attraverso un processo elettrostatico anziché chimico. Possono quindi erogare una potenza elevata quasi istantaneamente.
Nei data center, moduli DC-UPS con supercondensatori come il PULS UC10.242 sono ideali per superare interruzioni di breve durata, da pochi millisecondi a diversi secondi.
Sono particolarmente indicati per applicazioni caratterizzate da cicli frequenti e requisiti di elevata affidabilità, come la protezione di switch di rete e sistemi di controllo. Possono inoltre coprire il tempo necessario all’avviamento del generatore di emergenza, che generalmente varia tra 15 e 20 secondi.
Rispetto alle batterie tradizionali, i super condensatori offrono:
Queste caratteristiche risultano particolarmente vantaggiose nelle installazioni distribuite o difficilmente accessibili.
I module buffer garantiscono una stabilizzazione immediata della tensione all’interno di un sistema a 24 VDC.
La loro funzione principale consiste nel compensare le fluttuazioni di breve durata, mantenendo stabile la tensione in uscita in presenza di cadute transitorie o improvvise variazioni del carico.
A differenza dei sistemi con supercondensatori, pensati per accumulare energia per brevi intervalli, moduli come il PULS UF20.241 sono progettati principalmente per stabilizzare e uniformare l’erogazione dell’alimentazione.
Permettono di prevenire arresti indesiderati e preservare la continuità operativa dei dispositivi elettronici più sensibili.
Nei data center vengono spesso installati insieme agli alimentatori e ai DC-UPS, creando un ulteriore livello di protezione contro micro interruzioni e disturbi transitori.
La rapida crescita dei data center sta accelerando anche l’evoluzione delle tecnologie di alimentazione.
I DC-UPS con batterie sono stati a lungo la soluzione più diffusa grazie alla loro capacità, ormai consolidata, di fornire autonomia per periodi prolungati. Con la progressiva maturazione del settore e delle sue architetture, sta però aumentando l’impiego di soluzioni basate sui super condensatori.
L’assenza di manutenzione rende queste tecnologie particolarmente adatte alle strutture che vogliono ridurre al minimo sia i tempi di fermo sia gli interventi programmati.
Anche le nuove tecnologie per le batterie continuano tuttavia a offrire prospettive interessanti. Le batterie agli ioni di litio, per esempio, possono raggiungere una vita utile compresa tra sette e dieci anni, in linea con il ciclo di progettazione previsto per molte infrastrutture.
Alcuni operatori potrebbero preferire evitare sistemi che richiedano controlli periodici. Va però considerato che molti DC-UPS di ultima generazione dispongono di interfacce di comunicazione e monitoraggio remoto.
Un esempio è rappresentato dalla famiglia CBI DC-UPS di Adel System con Ethernet integrato, che consente di controllare a distanza lo stato del sistema e ridurre la necessità di verifiche manuali da parte degli operatori.
La scelta finale deve quindi considerare:
Con la crescente automazione e distribuzione dei data center, garantire la stabilità dell’alimentazione dei sistemi di controllo diventa sempre più importante.
Gli UPS centralizzati in corrente alternata restano indispensabili per assicurare la continuità generale dell’alimentazione. Tuttavia, non sempre sono sufficienti a contrastare i disturbi di brevissima durata che possono compromettere i sistemi di controllo più sensibili.
Le architetture di backup a 24 VDC stanno quindi passando da componenti opzionali a elementi centrali nella progettazione dell’infrastruttura.
L’approccio più efficace consiste nel valutare il sistema nel suo complesso e combinare strategicamente module buffer, DC-UPS con supercondensatori e DC-UPS con batterie. La selezione deve basarsi sulla durata degli eventi elettrici, sulla criticità dei carichi e sul livello di protezione già garantito dalle apparecchiature installate a monte e a valle.
In definitiva, la resilienza non dipende più soltanto dalla durata dell’autonomia, ma anche dalla capacità di impedire che persino il più piccolo disturbo elettrico comprometta il funzionamento dell’impianto.
Le strategie di backup in corrente continua progettate in funzione dell’applicazione diventano così un elemento fondamentale per i sistemi di alimentazione dei data center di nuova generazione.