Współcześnie zapewnienie ciągłości i niezawodności dostaw energii elektrycznej jest jednym z podstawowych wyzwań sektora energetycznego. Potencjalne niedobory energetyczne wymagają podejmowania rozwiązań systemowych, jak np. budowa nowych bloków energetycznych czy modernizacja istniejącej infrastruktury technicznej. To są jednak działania długofalowe, a funkcjonowanie całej gospodarki, w tym sektora przemysłowego, wymaga bieżącego nieprzerwanego dostępu do zasilania. Tymczasem sieci zasilające coraz bardziej obciążane są odbiornikami o nieliniowym poborze energii (np. komputerami). Do tego dochodzą zagrożenia naturalne – niestabilny klimat potencjalnie niesie ze sobą ryzyko niespodziewanych wyładowań atmosferycznych. Wszystko to prowadzić może do wahań i spadków napięcia, które krytycznie wpływają na pracę urządzeń zasilanych z sieci energetycznych.

W dobie coraz większej „elektronizacji” wytwarzania, automatycznego sterowania produkcją czy bieżącego przetwarzania danych kluczowych do prawidłowego przebiegu procesów niezawodny system zasilania to podstawa bezpiecznego działania przedsiębiorstwa. Dobrym, sprawdzonym od lat sposobem na potencjalne przerwy w dostawie energii elektrycznej są UPS-y (ang. Uninterruptible Power Supply).

W ciągłym rozwoju

Popularne UPS-y, czyli zasilacze bezprzerwowe, zapewniają ciągłość pracy podłączonych do nich urządzeń w razie zaniku lub dużych wahań dostaw z sieci elektrycznej. Przekazują wówczas urządzeniom energię zgromadzoną w akumulatorach. Jak większość produktów, także UPS-y podlegają ciągłym modernizacjom, które mają prowadzić do coraz skuteczniejszego spełniania potrzeb ich użytkowników.

– Trendy rynkowe i technologiczne to przede wszystkim wzrost gęstości mocy, osiąganie coraz wyższej sprawności przetwarzania energii oraz inteligentne zarządzanie systemem zasilania pod kątem optymalizacji efektywności pracy, sprawności oraz konserwacji (monitorowanie czasu życia najważniejszych komponentów) – mówi Michał Semeniuk, dyrektor handlowy w Delta Energy Systems.

W zastosowaniach przemysłowych najczęściej wykorzystuje się dziś zaawansowane wersje tego typu sprzętu, czyli UPS-y typu online. Charakteryzują się tym, że akumulator jest w nich stale doładowywany, a odbiornik w sposób ciągły pobiera z niego energię, co sprawia, że napięcie wyjściowe jest niemal całkowicie niezależne od parametrów sieci zasilającej. Gwarantowana w ten sposób niezawodność dostarczania energii to jedno z kluczowych kryteriów oceny wartości urządzeń zasilających.

Coraz bardziej systemowe podejście do procesów i planowania wszelkiego rodzaju działalności sprawia, że na znaczeniu zyskują rozwiązania dające długofalowe korzyści i nieograniczające możliwości rozwoju. W obszarze zasilania propozycją taką są na przykład UPS-y modułowe. Jak wskazuje Michał Semeniuk z Delta Energy Systems, do ich zalet należą krótki czas naprawy dzięki możliwości wymiany modułów i łatwa skalowalność: rozbudowa sprowadza się do włożenia dodatkowych modułów do szafy systemowej. – Modułowa budowa dotyczy wszystkich kluczowych elementów systemu: moduł mocy, moduł bypass, moduł kontrolera itd. Zaletą jest ich redundancja oraz możliwość wymiany w trybie online, bez przechodzenie na bypass – wyjaśnia.

Przedstawiciele branży wspominają również o rosnącej popularności systemów tandemowych łączących UPS-y z agregatorami. Choć nie należą one do rozwiązań tanich, to inwestycja zostanie zrekompensowana rozsądnymi kosztami eksploatacji systemu i jego utrzymania. Układy takie składają się z systemów bateryjnych (UPS), generowanego źródła mocy w postaci agregatów oraz automatyki sterującej. Polecane są zwłaszcza w sytuacjach długotrwałych zaników napięcia.

Kluczowe kryteria

Wybór optymalnego zasilacza UPS, czy to w wersji modułowej, czy monoblokowej, dostosowanego do potrzeb użytkownika, jest decyzją o kluczowym znaczeniu dla ciągłego funkcjonowania zakładu. Coraz większa jest bowiem świadomość kosztów ponoszonych w razie niekontrolowanych przerw w zasilaniu, ale z drugiej strony – również kosztów samej energii. Nie oznacza to jednak, że cena powinna stanowić najistotniejsze kryterium doboru.

– Dla klienta, który świadomie decyduje się na zakup zasilacza UPS, o wysokich parametrach technicznych, oraz zwraca uwagę na przyszłą obsługę serwisową, niewątpliwie cena nie będzie decydującym czynnikiem – mówi Michał Semeniuk z Delta Energy Systems. – Niestety większość projektów na rynku, szczególnie w sektorze publicznym, to dostawy, gdzie jedynym kryterium jest cena. W większości przypadków traci na tym klient końcowy, który otrzymuje produkt o niskiej jakości, jeśli chodzi o samo urządzenie, jak i serwis – dodaje.

Co istotne, nie zawsze najlepszym rozwiązaniem jest wybór najbardziej zaawansowanych modeli o wysokiej mocy – kwestią kluczową jest dobór parametrów do konkretnych potrzeb. Za wyższą moc trzeba bowiem płacić więcej, a nie zawsze dane zastosowanie tego wymaga. Wybór parametrów zasilacza UPS powinien być powiązany z wielkością – szeroko rozumianych – centrów przetwarzania danych. Dla pojedynczych szaf rozdzielczych optymalnym rozwiązaniem mogą być zasilacze jednofazowe w wykonaniu line-interactive o mocy 1–3 kVA. Niektóre z oferowanych na rynku są dla wygody wyposażane w funkcję montażu w szafie rack i oferują możliwość doposażenia w dodatkowe moduły bateryjne. W przypadku natomiast zastosowań wymagających wysokiej jakości zasilania jednofazowego (online) sprawdzą się zasilacze o większej mocy (1–10 kVA) z możliwością instalacji w układzie redundantnym.

Jedną z odpowiedzi rynku na tak zróżnicowane zapotrzebowanie w tym obszarze są np. zasilacze UPS 93PS firmy Eaton dla niższych mocy znamionowych 8 i 10 kW. Eaton 93PS, trójfazowy zasilacz UPS, zaprojektowano z myślą o zapewnieniu wysokiej dostępności i niskich kosztów użytkowania dla serwerowni krytycznych aplikacji IT, jak np. budynki komercyjne czy zakłady przemysłowe. Zwiększenie zakresu dostępnych jednostek małej mocy pozwala na wybór optymalnego zasilacza UPS, w wersji modułowej lub monoblokowej, dostosowanego do potrzeb. Dzięki temu można obniżyć koszty sprzętu i energii.

Propozycję dla małych i średnich przedsiębiorstw, wykazujących często mniejsze potrzeby energetyczne, ma także spółka należąca do Delta Electronics. Urządzenia UPS AMPLON seria RT do zasilania systemów IT, o mocach 1/2/3 kVA, charakteryzują się sprawnością do 94%, co ma wpływ na oszczędność energii elektrycznej. UPS został też wyposażony w wyświetlacz LCD umożliwiający odczyt parametrów i szybką zmianę ustawień.

W sytuacji jednak gdy w danym zakładzie istnieje większe zapotrzebowanie na moc elektryczną (kilka, kilkanaście MWA), szczególnego znaczenia nabiera efektywność zużywanej energii elektrycznej. Tu sprawdzić się może modułowy system UPS-ów, np. seria Modulon firmy Delta, gdzie położono nacisk na wysoką sprawność przy jak najmniejszym obciążeniu.

Także firma Socomec ma w swojej ofercie rozwiązania energooszczędne. Urządzenia DELPHYS XTEND GP wykorzystują technologię Green Power 2.0, a jednocześnie są systemem w pełni modułowym. Ta seria zasilaczy UPS umożliwia rozbudowę zasilania o kolejne bloki w celu zwiększenia możliwości zasilacza zgodnie z maksymalnym zapotrzebowaniem na moc (do 2,4 MWA). Co ważne, instalacja i ustawienie są proste i bezpieczne zarówno dla osoby obsługującej, jak i urządzenia, a ponadto nawet podczas rozbudowy lub konserwacji systemu obciążenie jest chronione w trybie podwójnej konwersji online.

Inteligentne układy

Widoczna w wielu obszarach przemysłu „inteligencja” urządzeń i rozwiązań nie ominęła też branży UPS-ów. Coraz częściej ich producenci oferują nie tylko same urządzenia do magazynowania energii potrzebnej w chwili przerwy w zasilaniu, ale też całe systemy ochrony zasilania, integrowane z centrami przetwarzania danych.

Wspomniane zasilacze UPS 93PS firmy Eaton obsługują oprogramowanie Eaton Intelligent Power Manager (IPM), które mniejszym centrom przetwarzania danych oferuje możliwość m.in. automatyzacji zarządzania infrastrukturą zasilającą. Pozwala ono na monitorowanie i zarządzanie – za pomocą pojedynczego panelu kontrolnego – UPS-em jako integralną częścią infrastruktury zasilania i systemu IT.

Przykładem zaawansowanego systemu ochrony zasilania jest APC Symmetra PX firmy Schneider Electric – w pełni modularny system, gotowy do bezproblemowej integracji z najnowocześniejszymi centrami przetwarzania danych. Składa się z modułów zasilających, sterujących, akumulatorowych i obejściowych, które są łatwe w serwisowaniu i umożliwiają skalowanie mocy i czasu pracy. Wybrane funkcjonalności systemu APC Symmetra PX to możliwość dostosowania właściwości UPS-a za pomocą kart do zarządzania (gniazdo typu SmartSlot), powiadamianie o zmieniających się warunkach zasilania z UPS-a za pomocą alarmów dźwiękowych czy szybkie raportowanie stanu urządzenia i zasilania z wykorzystaniem wizualnych wskaźników. System ten pozwala na zmniejszenie kosztów poprzez eliminację zasilacza UPS o nadmiernej wielkości w przypadku obciążeń z korekcją współczynnika mocy (pełnozakresowe zasilanie kW równe kVA), obniżenie kosztów instalacji dzięki możliwości zastosowania mniejszych generatorów i okablowania, zapewnia też wyższą dostępność dzięki nadmiarowym akumulatorom.

Także firma ABB oferuje ochronę zasilania wielu organizacjom na całym świecie, zapewniając ciągłość pracy zakładów produkcyjnych i systemów komunikacyjnych. W jej ofercie są m.in. zasilacze UPS i technologie kondycjonowania napięcia, a przyjęte w tym obszarze rozwiązania bazują na koncepcji pełnej redundancji. Moduły UPS wyposażone są w sprzęt i oprogramowanie niezbędne do autonomicznej pracy. W każdym module występują wszystkie krytyczne podzespoły, co w ABB nazwano zdecentralizowaną architekturą równoległą (DPA™). Z kolei w serii TLE trójfazowych zasilaczy UPS firmy General Electric zastosowano nowy układ sterowania FLEX DSP, który umożliwia m.in. pomiar kształtu fali, analizę diagnostyczną i analizę trendu.

Rynek na fali wzrostowej

Według analiz Stratistics MRC globalny przemysłowy rynek zasilaczy bezprzerwowych będzie rósł w okresie prognozy (lata 2017–2026) na poziomie 7,2% rocznie. Do przyczyn tego stanu rzeczy agencja zalicza rosnącą industrializację, zwiększającą się populację, wzrost popytu na rozwiązania wspomagające tworzenie kopii zapasowych, a także inicjatywy rządowe na rzecz rozwoju przemysłowego oraz spadek cen baterii litowo-jonowych. Za branże szczególne napędzające wzrost zapotrzebowania na systemy zasilania awaryjnego uznaje branże petrochemiczną i rafineryjną, przemysł naftowy i gazowy, branżę projektowania samochodów, przemysł chemiczny czy przetwórstwo żywności.

W raportach dotyczących globalnego rynku UPS-ów pojawiają się różne kwoty szacowanych wartości tego rynku w najbliższych latach, nie są to jednak różnice znaczące i jedno nie ulega wątpliwości – mowa tu o miliardach dolarów. Według raportu Transparency Market Research do końca 2025 r. rynek UPS-ów osiągnie wartość 9,88 mld dolarów. Jako głównych graczy światowego rynku UPS-ów agencja ta wskazuje m.in. firmy: Eaton Corporation., Riello Electtronica, Schneider Electric SE, The Emerson Electric Company, Vertiv, General Electric, Legrand, ABB i Mitsubishi Electric Corporation. Także na polskim rynku działa wielu producentów i dystrybutorów zasilaczy UPS, jak np. Delta Electronics Poland, RS Components, Omron, Socomec, APS Energia. Klienci zainteresowani ofertą UPS-ów, zarówno mali, jak i najwięksi przedsiębiorcy, mają więc dostęp do szerokiej gamy rozwiązań, które mogą dobrać dokładnie do swoich potrzeb.