Điện xoay chiều lựa chọn số một cho trung tâm dữ liệu

Phân phối điện một chiều gần đây được đề xuất như phương pháp thay thế điện xoay chiều dùng cho trung tâm dữ liệu (TTDL), tuy nhiên các luồng thông tin và các công bố trái chiều đã gây nên các tranh luận gay gắt trong ngành.

Ảnh: APC by Schneider Electric. Ảnh: APC by Schneider Electric.

Bằng phân tích chi tiết dựa trên các mô hình hoạt động cụ thể, Neil Rasmussen, Kỹ sư trưởng hệ thống InfraStruXure, Phó chủ tịch sáng tạo cấp cao của APC, Tập đoàn Schneider Electric đã chứng minh rằng nhiều lợi ích được gán cho nguồn phân phối điện một chiều là chưa chính xác, từ đó lý giải nguyên nhân điện xoay chiều vẫn sẽ là sự lựa chọn số một cho TTDL.

Điện năng phân phối cho các thiết bị CNTT trong TTDL hoặc phòng cấp mạng có thể kết hợp sử dụng điện xoay chiều hoặc một chiều. Điện xoay chiều thường được cung cấp ở mức 120V, 208V hoặc 230V. Điện một chiều thường được cấp cho các thiết bị viễn thông tiêu chuẩn ở mức 48V. Đa số các thiết bị sử dụng điện xoay chiều, tuy nhiên, từ những năm 1990 nhiều nhà sản xuất cùng với các kỹ sư đã chỉ ra ưu điểm và dự đoán điện một chiều sẽ được sử dụng rộng rãi cho các TTDL tiêu chuẩn, nhưng thực tế điện xoay chiều đã không bị "tiếm ngôi".

Gần đây, trên nhiều diễn đàn công nghệ xuất hiện một khái niệm mới, đề xuất nguồn phân phối điện một chiều có hiệu điện thế ở các mức 300V, 380V, 400V và 575V, nhằm khắc phục những nhược điểm của điện một chiều 48V. Từ tính toán hiệu năng của 2 mô hình phân phối điện xoay chiều và 3 mô hình phân phối điện một chiều thảo luận nhiều nhất là 480V đến 208V xoay chiều, 400/230V xoay chiều, 48V một chiều, 380V một chiều, và 575V một chiều lai. Neil Rasmussen cùng nhóm nghiên cứu đã chỉ ra các tính năng tiêu biểu, các ưu điểm và hạn chế của điện xoay chiều và một chiều trên các yếu tố cụ thể như: giá thành, độ tương thích, tính đảm bảo, sóng hài và yếu tố an toàn.

Điện một chiều giảm giá thành nhưng ít tương thích

Về mặt giá thành liệu và thiết bị, điện xoay chiều có lợi thế nhỏ so với phương pháp 48V điện một chiều khi áp dụng cho TTDL hoặc phòng cấp điện mạng lưới. Do hiện nay chỉ có một số lượng nhỏ các thiết bị tương thích với hệ thống 380V điện một chiều, nên hệ thống điện xoay chiều còn chưa có lợi thế về giá thành. Tuy nhiên, nếu trở thành tiêu chuẩn được áp dụng rộng rãi thì hệ thống 380V điện một chiều rất có tiềm năng về giá thành so với các hệ thống điện xoay chiều đang được sử dụng.

Xét về tính tương thích, thiết bị viễn thông chuyển mạch ví dụ như truyền dẫn âm thanh dùng vòng đồng như từ lâu đã được thiết kế cho nguồn 48V điện một chiều. Các thiết bị viễn thông chuyển gói như máy chủ, thiết bị lưu trữ, bộ định tuyến… lại luôn được thiết kế để sử dụng nguồn điện xoay chiều. Chức năng của thiết bị vì vậy sẽ quyết định liệu nguồn điện xoay chiều hay điện một chiều sẽ có tính tương thích cao hơn. Số lượng áp đảo của các thiết bị hoạt động theo gói trong các phòng mạng hay TTDL mang lại lợi thế về tính tương thích cho điện xoay chiều.

Kết quả của các nghiên cứu so sánh đã chỉ ra, rõ ràng rằng tính đảm bảo của cả hệ thống được quyết định bởi hệ thống pin. Với một mức giá thành tương đương cho vòng đời, rất khó để tính toán cụ thể lợi thế về tính ổn định của hệ thống dùng điện xoay chiều hoặc điện một chiều dùng cho TTDL hoặc phòng mạng.

Điện một chiều không giúp loại trừ sóng hài và không an toàn

Nhiều công bố cho rằng lợi ích chủ chốt khi chuyển sang sử dụng điện một chiều trong TTDL là loại giúp loại trừ sóng hài. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng ngay từ năm 1993 các quy định quốc tế đã nghiêm cấm sản xuất thiết bị CNTT phát sinh sóng hài. Chỉ có các TTDL sử dụng các thiết bị sản xuất trước năm 1993 mới gặp phải vấn đề này, vì vậy công bố về phương pháp phân phối điện một chiều giúp loại trừ sóng hài là hoàn toàn sai lầm và lạc hậu.

Về tính an toàn, có rất nhiều nội dung quan trọng liên quan đến quy định về phân phối điện xoay chiều được áp dụng toàn cầu, dựa trên lịch sử gần 100 năm phân phối điện thương mại và sinh hoạt. Ngược lại, chỉ có một vài quy định liên quan đến việc phân phối điện một chiều phục vụ thương mại, là trở ngại lớn về khả năng nhanh chóng áp dụng điện một chiều. Ví dụ các thiết kế ứng dụng điện 380V điện một chiều sẽ vi phạm các quy định luật pháp tại Nhật Bản, do giới hạn tại quốc gia này là 300V. Việc lắp đặt điện một chiều lớn hơn 48V điện một chiều trong một TTDL hiện đại sẽ đặt ra thách thức với các công ty tư vấn – thiết kế, các nhà thầu, giới chức địa phương.    

Phòng mạng và TTDL sẽ vẫn là những thiết bị hoàn toàn khác biệt được kết hợp cùng nhau, và với nhiều thiết bị thì điện xoay chiều vẫn luôn là lựa chọn thực tế nhất. Điện một chiều vẫn là lựa chọn dành cho hệ thống đối với các mạng lưới phát triển trên nền vi mạch, ví dụ như mạng lưới điện thoại hữu tuyến truyền thống. Tuy nhiên tính linh hoạt và tương thích cùng với thực tế về hiệu suất vượt trội của các lựa chọn điện xoay chiều mang lại khẳng định vị thế không thể thay thế đối với phòng mạng và TTDL.

(Mỹ Hạnh - Nghiên cứu số 63 của APC by Schneider Electric)