Gruppi di continuità, (UPS), cosa sono e come funzionano. Una guida pratica e l’analisi dei vantaggi principali nei più importanti ambiti applicativi. Il caso Eaton.

Mai come in questi giorni di emergenza #coronavirus abbiamo compreso quanto siano importanti le tecnologie digitali che abbiamo a disposizione, che ci permettono di continuare il nostro lavoro anche da remoto, assicurando così la continuità del business di tantissime organizzazioni. Questa preziosissima continuità operativa, però, spesso ce lo si dimentica, dipende in tutto e per tutto dalla disponibilità costante di una risorsa che siamo abituati a dare per scontata. Vale a dire l’energia elettrica, da cui dipende il funzionamento di pc, notebook, server e sistemi in cloud, oltre che la fruizione dei dati erogati dai veri sistemi software. In questa condizione, oggi più che mai, diventa quindi essere sempre certi di avere a disposizione energia elettrica in maniera continua e pulita, senza disturbi di nessuna natura. È qui che entrano in gioco i gruppi di continuità, noti anche come UPS (Uninterruptible Power Supply).

Cosa sono i gruppi di continuità

Ma cosa sono esattamente i gruppi di continuità?  Agendo come interfaccia tra la rete e le applicazioni, i gruppi di continuità forniscono un’alimentazione elettrica continua di alta qualità, indipendentemente dallo stato della rete. Più nel dettaglio, gli UPS garantiscono una tensione di alimentazione affidabile, esente dai disturbi di rete, entro tolleranze compatibili con i requisiti delle apparecchiature elettroniche. In buona sostanza, dunque, il loro compito è quello di garantire una tensione di alimentazione affidabile ai carichi critici, filtrando al contempo un’ampia tipologia di disturbi che colpiscono la rete elettrica. Occorre infatti considerare che l’elettricità, dopo la sua generazione nelle centrali elettriche, deve essere distribuita per arrivare nelle nostre case e uffici. Tuttavia la rete di distribuzione, per la sua stessa natura di infrastruttura, può essere sottoposta a variazioni della frequenza, sovratensioni o sottotensioni, oltre a vere e proprie interruzioni di energia (i cosiddetti blackout).

Gli UPS possono essere di diversa taglia (il dimensionamento di un UPS è strettamente collegato alla potenza elettrica del carico che deve essere alimentato)e di diversa concezione ma, generalmente, sono costituiti da tre elementi principali:

  • Raddrizzatore-caricabatterie, che converte la tensione alternata AC in tensione continua DC.
  • Accumulatori per immagazzinare l’energia e recuperarla istantaneamente quando si interrompe l’alimentazione di rete.
  • Convertitore statico (inverter) per trasformare la tensione continua DC in tensione alternata AC perfettamente stabilizzata e filtrata in tensione e/o frequenza.

Secondo stime del Fire (Federazione razionale per l’uso dell’energia), i gruppi di continuità rappresentano oggi oltre il 95% dei sistemi di back-up di alimentazione supplementare oggi in commercio, copertura che supera il 98% per le applicazioni informatiche ed elettroniche. Da rilevare che questi sistemi, per applicazioni caratterizzate da potenze importanti, sono solitamente affiancati da gruppi elettrogeni che garantiscono l’alimentazione nel caso di interruzioni prolungate nel tempo anche superiori a qualche ora minuto.

Gruppi di continuità, (UPS) Il ruolo per il mondo ICT

Tra i settori che maggiormente utilizzano sistemi di continuità c’è naturalmente il mondo dell’informatica (server, data center, ecc) e delle applicazioni per il networking, ma ovviamente gli UPS giocano un ruolo importante anche negli ospedali, nelle telecomunicazioni e in ambito emergenza e sicurezza. Concentrandoci specificatamente sull’ambito informatico, è indubbio che i danni, non solo economici, determinati dai problemi delle reti elettriche possono essere molto rilevanti per un’azienda: possono determinare la rottura dell’alimentazione di apparecchiature o la perdita di dati, l’interruzione improvvisa di un’operazione avviata e il blocco delle attività̀ programmate. A tutto questo occorre sommare i costi legati al tempo per recuperare dati o per sostituire l’hardware in sistemi informatici in avaria o i danni derivanti da mancate vendite o dai tempi di fermo dei dipendenti. E non si tratta di scenari soltanto ipotetici: oltre all’ipotesi estrema del blackout, la stabilità della fornitura elettrica può essere minata anche da problemi minori, come ad esempio un calo di tensione accidentale, che possono essere più frequenti di quanto non si possa pensare. Proteggere la propria infrastruttura informatica per assicurare la continuità dell’attività e mantenere la propria organizzazione al riparo da interruzioni operative ed inefficienze è quindi fondamentale per non incorrere in perdite di informazioni, produttività e profitti.

L’evoluzione tecnologica degli UPS

Concentriamoci in particolare sul secondo elemento costituente degli UPS, ovvero sulle batterie che permettono di accumulare e rilasciare l’energia elettrica supplementare. Sino a pochi anni fa, il composto chimico utilizzato per il funzionamento delle batterie era il piombo-acido (VRLA). Ma, recentemente, si è affacciata un’alternativa più efficiente, quella agli ioni di litio, prima scartata per un eccessivo rischio di infiammabilità.  Le batterie agli ioni di litio presentano tutta una serie di vantaggi rispetto a quelle tradizionali al piombo (VRLA): sono più piccole, più leggere, si ricaricano più rapidamente e durano almeno il doppio del tempo, abbattendo così i costi di sostituzione.  La tecnologia agli ioni di litio è peraltro quella più ecologica e – nel lungo periodo- anche quella con il costo totale di possesso più basso. Un altro punto importante a favore delle batterie agli ioni di litio è la loro compattezza, che permette l’implementazione dei gruppi di continuità anche in sale data center di piccole dimensioni. Inoltre le batterie agli ioni di litio riescono a tollerare una temperatura ambientale superiore senza impatti sulle performance, fattore che può comportare minori costi di raffreddamento che – come noto –  possono essere significativi per i Data Center. Un altro obiettivo dei moderni Data Center è ridurre al minimo il dispendio energetico e l’emissione di CO2. In quest’ottica i moderni UPS sono in grado di garantire rendimenti più elevati, sia diretti che indiretti, legati per l’appunto al minore utilizzo del sistema di condizionamento.

I gruppi di continuità di nuova concezione di Eaton

Un vendor attivo nel mercato dei gruppi di continuità è senza dubbio Eaton, società storicamente attiva nel campo della gestione dell’energia, che ha da tempo compreso i trend tecnologici a cui sono sottoposti i gruppi di continuità. Di recente Eaton ha presentato l’UPS 5P, un gruppo di continuità line-interactive con uscita a onda sinusoidale pura (in funzionamento da batteria) equipaggiato con batterie agli ioni di litio e dotato di montaggio a rack in solo 1U, pensato soprattutto per i moderni ambienti edge computing. Si tratta di una soluzione caratterizzata da una forteriduzione del peso, un ciclo di vita della batteria maggiore e un periodo di garanzia più lungo. Inoltre, questo modello di UPS presenta un’alta efficienza energetica: grazie a una progettazione elettrica ottimizzata, il modello 5P fornisce fino al 98% di efficienza, riducendo i costi dell’energia e del raffreddamento. Gli utenti, inoltre, hanno la possibilità di massimizzare la durata utile della batteria allargando la finestra della tensione in ingresso o con la sensibilità regolabile della forma d’onda in ingresso (per mezzo dell’LCD o del software) per adattare l’UPS a un ambiente specifico.

Il design a peso ridotto, del 20% inferiore rispetto a un UPS con le stesse funzioni con batteria al piombo-acido, unito alla versatilità delle opzioni di montaggio (inclusa la possibilità di fissaggio a parete) ne facilitano l’implementazione. Eaton propone poi una garanzia standard ‘all-inclusive’ di 5 anni (parti elettroniche e batteria) espandibile fino a 8 anni, per offrire ai clienti finali la massima tranquillità.

 

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