[Article tècnic] El BESS com a pilar fonamental dels datacenters: Resiliència 24/7

La infraestructura digital espanyola, impulsada pels centres de dades (centres de dades), requereix una disponibilitat contínua d'energia. En el sector comercial i industrial, el BESS no només ofereix una optimització del autoconsum o arbitratge de preus, sinó que es posiciona com l'element clau per a la seguretat operativa de les instal·lacions, assumint funcions SAI de llarga durada i alta eficiència per complir amb els estàndards de resistència més exigents.

Alexandre Morant, responsable de producte d'Energies Renovables a Vector Energy
Article publicat al Número 250 de la revista Energética21

1. La transformació del concepte de resiliència en instal·lacions crítiques per a la missió

El datacenter Representa el paradigma del consum energètic amb la major exigència de fiabilitat en el segment C&I. La inversió en aquests centres és directament proporcional a la seva classificació segons el seu nivell de disponibilitat i redundància (Tier), amb quatre nivells incrementals segons l'estàndard ANSI/TIA-942. El nivell més alt (Tier IV) implica una tolerància total a les fallades, garantint una disponibilitat superior al 99,995%. Per aconseguir aquests nivells, la redundància en el subministrament és vital.

Tradicionalment, aquesta redundància s'aconseguia mitjançant sistemes SAI (Sistema d'alimentació ininterrompuda), la funció dels quals és protegir el subministrament a curt termini, generalment recolzats per grans grups electrògens dièsel. No obstant això, aquesta arquitectura presenta inconvenients, entre els quals hi ha la curta durada del suport i la petjada de carboni del dièsel. Aquí és on el BESS s'imposa com un proveïdor de resiliència sostenible.

El BESS és inherentment un sistema bidireccional que, a més d'oferir una autonomia de suport (o back-up) de mitja a llarga durada i eliminar o reduir l'ús de grups electrògens, està dissenyat per integrar-se amb la xarxa elèctrica i la generació renovable a través d'un sistema de gestió d'energia (EMS) avançat. Això permet, a més de solucionar els inconvenients dels sistemes SAI, optimitzar econòmicament el sistema mitjançant l'ús de modes de treball com el peak-shaving o l'arbitratge.

2. Requisits tècnics de l'inversor BESS per a centres de dades

El component més crític del BESS per a aquest tipus d'aplicació no és principalment la capacitat de la bateria, sinó l'invertor bidireccional de potència (PCS) i el sistema de gestió d'energia:

• Transició sense problemes: La commutació entre el subministrament de la xarxa elèctrica i la alimentació del BESS en cas que el primer falli ha de ser sub-mil·lisegons, ja que els equips TI de missions crítiques no toleren interrupcions. La interrupció del subministrament, fins i tot per uns pocs mil·lisegons, pot provocar el reinici o el fallament de l'equip. Per això, l'estàndard de la indústria exigeix sistemes que funcionin amb temps de transferència zero.
• Formació de la xarxa i qualitat de l'energia: Més enllà de la commutació, l'invertidor ha de tenir capacitat de generació de xarxa (Grid-Forming), és a dir, ha de ser capaç de detectar l'anomalia de la xarxa i crear una referència de tensió i freqüència robusta per alimentar les càrregues crítiques. A més d'aquesta capacitat de generació de xarxa, s'ha de garantir la qualitat limitant la distorsió harmònica total (THD) a valors habitualment inferiors al 3% durant la operació en mode isla. D'aquesta manera s'assegura la protecció de l'excepcional electrònica dels servidors contra els armònics i els microfluctiats. Això és crucial, ja que els equips de TI i els servidors són extremadament sensibles a les pertorbacions d'ona, que poden provocar fallades de maquinari i una operació ineficient.
• Dual comando operatiu: El sistema de gestió d'energia (EMS) ha de gestionar el BESS sota un marc molt estricte de prioritats que equilibra la seguretat i l'optimització econòmica. Com a prioritat número u, es troba la seguretat i el suport, mantenint el SOC mínim de reserva per al pitjor escenari de tancament de la xarxa elèctrica. Com a prioritat número dos, l'optimització econòmica, utilitzant la capacitat restant per operar en mode autoconsum, peak-shaving o arbitratge.

3. La integració amb l'autoconsum FV, el peak-shaving i l'arbitratge

La necessitat primordial dels centres de dades és la disponibilitat energètica ininterrompuda (resiliència). Precisament, és la naturalesa dual del BESS el que el converteix en un actiu estratègic: mentre la xarxa està activa, el sistema funciona amb un mandat d'administració econòmica per accelerar la amortització. La integració amb la generació FV, la reducció de costos mitjançant arbitratge energètic (aprofitant la discriminació horària) i el peak-shaving per optimitzar la potència contractada són aplicacions essencials que permeten extreure el màxim rendiment econòmic de la inversió.

• Habilitació d'infraestructura (peak shaving): El peak shaving és vital per a la viabilitat de la infraestructura. La gran demanda de potència d'un datacenter sovint requereix una ampliació costosa i demorada de la xarxa elèctrica. El BESS està dimensionat per funcionar en mode limitador, cobrint amb l'energia emmagatzemada els pics de potència que superin el llindar de connexió disponible. Això habilita la construcció del projecte, resolent el coll d'ampolla de la infraestructura i reduint dràsticament la inversió inicial (CAPEX).
• Arbitratge, autoconsum i ROI: En el marc tarifari espanyol amb discriminació horària, el BESS permet l’arbitratge de preus (carregant en hores de menor demanda i descarregant en hores de major demanda). La integració amb la FV maximitza el factor d’autoconsum directe i permet complir els objectius de l’Acord de Compra d’Energia (Power Purchase Agreement) internament, assegurant la disponibilitat d’energia renovable fins i tot en les hores sense sol. L’anàlisi del Retorn d’Inversió (ROI) ha d’incloure l’estalvi per peak shaving i l’arbitratge, el que accelera la amortització del BESS.
• Futura monetització: Serveis de flexibilitat (regulació de freqüència): El rendiment d'una resposta ultra ràpida del BESS no només serveix per al back-up, sinó també per participar en els serveis de regulació de la xarxa elèctrica (REE). La figura de l'Agregador de Recursos Distribuïts (DER) està avançant a Espanya, permetent que actius com el BESS del sector C&I ofereixin serveis de regulació de freqüència, tensió o factor de potència. Aquest servei crea una nova via d'ingressos per disponibilitat per a una instal·lació com el datacenter, posicionant l'alta especificació del BESS com una inversió en infraestructura rendible a llarg termini.

4. Seguretat i gestió tèrmica

En una aplicació crítica com és el cas dels centres de dades La seguretat i la gestió tèrmica adquireixen una importància màxima. Un error del sistema BESS representa una interrupció del back-up i, per tant, un risc directe de pèrdua de dades o de continuïtat operativa. Aquest risc s'ha de minimitzar a tota costa, amb un disseny que prioritzi la monitorització constant de les cèl·lules i la implementació de sistemes d'extinció i detecció de gasos especialitzats.

• Sistema de gestió de bateries (BMS): Supervisa la tensió, la corrent i la temperatura de cada cel·la i mòdul. En cas de desviació de les alarmes de seguretat, el BMS inicia protocols de parada i aïllament de l’origen del problema, assegurant la integritat del sistema i la continuïtat en el funcionament. Aquesta capacitat de diagnòstic predictiu és vital per mitigar els riscos de fallades.
• Sistema de gestió tèrmica (TMS): L'objectiu del sistema de gestió tèrmica és refredar el BESS, ja sigui mitjançant refrigeració líquida o a base d'aire forçat, per mantenir la temperatura sempre dins del rang d'operació. Les desviacions fora d'aquest rang redueixen dràsticament la vida útil de les cèl·lules i, en casos extrems, poden provocar fuites tèrmiques.
• Mitigació de riscos: El disseny i la instal·lació del BESS han de complir amb normatives de seguretat industrial específiques (per exemple, NFPA 855) que regulen la separació entre els racks, els sistemes de ventilació d'emergència o els sistemes de detecció de gasos de fuga tèrmica i extinció d'incendis. Aquests requisits no són negociables per protegir el més valuós actiu d'una empresa. datacenter: la continuïtat i la integritat de les dades.
• Ciberseguretat: El BESS és un actiu crític de la xarxa de Tecnologia Operativa (OT) del datacenter. Si bé la Directiva europea NIS2 (que té com a objectiu assegurar la ciberseguretat) s'aplica directament al datacenter com a entitat essencial, aquesta normativa imposa de manera indirecta requisits de disseny sobre les seves infraestructures d'energia de suport. És vital que el BESS i el seu Sistema de Gestió de Energia (EMS) comptin amb protocols robustos (per exemple, cifratge de comunicacions, autenticació, segmentació de xarxa) per prevenir atacs cibernètics que comprometin la disponibilitat de l'energia o la seguretat del datacenter.

En conclusió, el BESS ha transcendit el seu paper inicial com a sistema d'emmagatzematge d'energia per convertir-se en un actiu estratègic en el segment C&I. La seva capacitat per subministrar càrregues crítiques, resoldre problemes d'infraestructura de xarxa i generar estalvi addicional el converteixen en un actor clau en la operació de la xarxa. centres de dades i en la flexibilitat del sistema elèctric en general.

Més informació sobre les solucions d'emmagatzematge BESS SUNVEC Storage