Alternatív energiafejlesztő technológiák adatközpontokhoz és hálózati helyiségekhez
64. tanulmány
1. változat
Vezetői összefoglaló Az üzemanyagcellák és a mikroturbinák új energiafejlesztési lehetőséget nyújtanak az adatközpontok és a hálózati helyiségek számára. Ebben a tanulmányban ismertetjük a fenti rendszerek különböző működési módjait, megvizsgáljuk a hagyományos megoldásokkal, például a készenléti generátorokkal szembeni előnyeiket és hátrányaikat.
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
2
Bevezetés Az adatközpontok és a hálózati helyiségek magas rendelkezésre állású elektromos rendszereinek kulcsfontosságú eleme az áramfejlesztés. Az informatikai rendszerek percekig, de akár órákig is tudnak üzemelni akkumulátoros vagy lendkerekes energiaellátó rendszerek segítségével, de ahhoz, hogy ötkilences rendelkezésre állást érjünk el, helyi áramfejlesztő kapacitásra is szükség van. Olyan térségekben, ahol rossz az áramellátás, a 99,99%-os, de akár a 99,9%-os rendelkezésre állás eléréséhez is áramfejlesztésre lehet szükség.1 A problémát hagyományosan UPS és dízel- vagy gázüzemű generátorok kombinációjával szokás megoldani. Magas rendelkezésre állású rendszerekben a fenti generátorok N+1-es tömbjét szokás használni. Megfelelő alternatív megoldás lehet üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás generátorok alkalmazása hálózati helyiségek és adatközpontok esetén. Az ilyen rendszereket folyamatosan lehet használni a hálózati helyiség vagy az adatközpont energiaellátására, használhatók többlet elektromos áram fejlesztésére, amely egyéb fogyasztókat láthat el, esetleg visszatáplálható az elektromos hálózatba, illetve használhatók még készenléti generátorként. A rendszer rendelkezésre állását és a birtoklási összköltségét nagyban befolyásolja a rendszer használatának módja, amit a következő részben ismertetetünk.
Készenléti üzemmód Ebben az üzemmódban a hálózati ellátás az energia elsődleges forrása, míg az áramfejlesztőt csak tervezett leállás, illetve áramkimaradás esetén használják. A készenléti rendszer elindulásához szükséges idő UPS alkalmazásával hidalható át. A helyi áramfejlesztővel rendelkező hálózati helyiségek és adatközpontok 99%-ánál használják ezt az üzemmódot.
Folyamatos használatú üzemmód Ebben az üzemmódban a helyi áramfejlesztő az energia elsődleges forrása, míg a hálózati áramot csak tartalékként, a helyi áramfejlesztő leállítása, illetve meghibásodása esetén használják. A terhelés a helyi áramfejlesztőről üzemelhet, és egy UPS használható a rendszerváltások közötti idő áthidalására. A helyi áramfejlesztő csak a működési szempontból kritikus fogyasztókat táplálja; ha a terheléshez képest az áramfejlesztő túlméretezett, akkor az áramfejlesztő rendszer kihasználatlan maradhat, vagy a hatékonysági görbéjének egy nemkívánatos fokán üzemelhet.
1
Az áramfejlesztésnek a rendelkezésre állásra gyakorolt hatásáról bővebben olvashat a 24-es számú APC tanulmányban melynek címe: „UPS használatának hatása a rendszer rendelkezésre állására” 2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
3
Az áramszolgáltatóval együttműködő üzemmód Ebben az üzemmódban a helyi áramfejlesztő az energia elsődleges forrása, míg a hálózati áramot csak tartalékként, a helyi áramfejlesztő leállítása, illetve meghibásodása esetén használják. A helyi áramfejlesztő az áramszolgáltatóval párhuzamosan működik úgy, hogy ha a kritikus terhelésnél több áramot fejleszt, akkor azt visszatáplálja az elektromos hálózatba. Ebben az üzemmódban a többletenergia ellensúlyozhatja a létesítmény nem kritikus áramfelvételét, de akár meg is fordíthatja az áram folyási irányát az áramszolgáltató felé. Általában szükség van egy UPS-re, hogy – a folyamatos használatú rendszerekhez hasonlóan – a tervezett, vagy váratlan leállások esetén az átkapcsolási időt áthidalja. Az áramfejlesztő rendszer normális működés közben a hatékonysági görbe költséghatékonysági szempontból legelőnyösebb pontján üzemel.
Hibatűrő megoldások Használjunk bármilyen technológiát vagy üzemmódot, a rendelkezésre állás a következő módszerek segítségével tovább növelhető:
Kettős architektúra Ebben az esetben az egész áramfejlesztő rendszert meg kell kétszerezni. Ideális esetben a teljes energiaellátó rendszert megkétszerezzük, úgy hogy a kettős betápú kritikus rendszerek a nekik szükséges energia mennyiséget két különböző rendszerből tudják felvenni.
N+1 architektúra Ebben az esetben, az áramfejlesztő rendszer legkevésbé megbízható elemét több, párhuzamosan működő egységre cseréljük, úgy hogy ha egyikük meghibásodik, a többi képes legyen a kritikus fontosságú rendszereket ellátni.
A birtoklási összköltség meghatározása A gazdaságosság nem mindig meghatározó az áramfejlesztő rendszer kiválasztása során, de mindig nagyon fontos szempont. Egy áramfejlesztő rendszer birtoklási összköltsége a következő elemekből tevődik össze: •
Előállítási költség
•
Tőkeköltség
•
Beszerelési/kezdeti költségek
•
Fenntartási költségek
•
Üzemanyagköltségek
•
Energiamegtakarítás mértéke (üzemanyagköltségek ellentételezése)
Számos olyan tényező létezik, mely jelentősen befolyásolhatja a birtoklási összköltség meghatározását, például a következők: •
Üzemanyagköltségek az elektromos költségekhez viszonyítva
•
Az áramszolgáltató által használt vezetékek, illetve a tartalék energiaellátás költsége
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
4
•
Visszatáplálási ráta és rá vonatkozó szabályok
•
Az elektromos hálózat leterheltsége
A várható birtoklási összköltséget modellezhetjük a használt technológiák, illetve üzemmódok függvényében. Hagyományos készenléti generátorok esetén az adatok már rendelkezésünkre állnak, és megbízható előrejelzés készíthető. Üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás megoldások esetén az iparág következő 3–5 évre előretekintő bekerülési költség-becslései szolgálhatnak hasznos útmutatással e technológiák jövőbeni gazdaságosságáról, illetve költségéről. Ha az eszközök, illetve a beszerelés, a karbantartás és az energia költsége adott, akkor 10 éves adatközpont élettartammal számolva a birtoklási összköltség számítása egyszerű, és ezért itt nem kerül részletezésre. Egy tipikus költség táblázat és az abból kiszámolt birtoklási összköltségek megtalálhatók az 1. függelékben. Az első függelék valószerű becsléseit felhasználva az 1. táblázat bemutatja egy 250 kW fogyasztású adatközpont áramfejlesztő rendszerének birtoklási összköltségét annak élettartamára vetítve.
Beruházás
Éves
Nettó energia
Élettartamra számított birtoklási összköltség: $/W
$8,00 $7,00 $6,00 $5,00 $4,00 $3,00 $2,00 $1,00 $0,00
Készenléti generátor
Folytonosan Utility-Int generátor Készenléti működő generátor üzemanyagcella (H)
Folyamatosan használt üzemanyagcella
Utility-Int üzemanyagcella
Készenléti mikroturbina
Folyamatosan működő mikroturbina
Utility-Int mikroturbina
1. táblázat – Áramfejlesztő rendszerek birtoklási összköltsége különböző technológiák, illetve üzemmódok esetén
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
5
Egy elemzés a következő összefüggésekre világított rá: •
A kezdeti költség összehasonlítható az élettartam során felmerülő energia költségekkel.
•
Az üzemanyag cellás, illetve mikro turbinás rendszerek használatával megtakarított energia költsége nem elegendő e technológiák magasabb kezdeti költségének ellensúlyozására.
•
Mivel adatközpontok esetében az átlagos kihasználtság jelentősen 100% alatt van, kiderül, hogy a folyamatosan működő helyi áramfejlesztő a készenléti generátorral, illetve az áramszolgáltatóval együttműködő generátorral összehasonlítva a legkevésbé költséghatékony megoldás.
•
A helyi áramfejlesztők alacsony hatásfokú működése miatt az alacsonyabb költségű üzemanyag használatából származó előnyök elvesznek.
Egyéb megfontolások A gazdaságossági adatok arra engednek következtetni, hogy adatközpontok számára az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás megoldások a készenléti generátorokkal összehasonlítva nem jelentenek vonzó alternatívát az áramfejlesztés területén. Azonban számos olyan helyzet, illetve szempont létezik, melyek mozgatórugói lehetnek az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás megoldások elfogadtatásának. Ezeket az alábbiakban ismertetjük.
Károsanyag-kibocsátás A kipufogógáz-kibocsátást korlátozhatják helyi rendelettel, illetve céges szabályzattal. A legnagyobb mennyiségű károsanyagot kibocsátó rendszer a dízelmotor. A dízelmotorok engedélyeztetése bonyolult, erősen függ a helytől, és néhány esetben kivitelezhetetlen vagy lehetetlen. A logikus érv a dízelmotoros készenléti generátor mellett az, hogy bár a károsanyag-kibocsátás magas, de mivel keveset üzemel, ezért a felhalmozott kibocsátási szint alacsony. Azonban gyakorlatban a készenléti dízeles rendszerek indításakor óriási mennyiségben keletkezik látható füst, különösen akkor, ha hirtelen lett terhelésnek kitéve, ami általános jellemzője a készenléti áramfejlesztőként való felhasználásnak. Ennek folyománya, hogy a dízelüzemű rendszerek indítása után a szomszédok gyakran panaszkodnak, aminek erősen nemkívánatos eredménye lehet, hogy az eset után a helyi hatóságok szabályozzák a rendszer használatát. A birtoklási összköltség számításához a népszerűbb dízelek helyett földgáz, illetve propángáz üzemű készenléti generátorokat vettünk alapul. Ezek a generátorok akár 30%-kal is többe kerülhetnek dízeles társaiknál, viszont nagymértékben csökkentik a károsanyag-kibocsátással kapcsolatos problémákat, különös tekintettel a látható emisszióra. Ha kulcskérdés a károsanyag-kibocsátás csökkentése, akkor az adatok alapján a földgáz, illetve propángáz üzemű generátorok sokkal költséghatékonyabbak, mint az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás megoldások.
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
6
Rendelkezésre állás Sok adatközpont és hálózati helyiség számára a leállások költsége nagyon magas. Azzal a javaslattal álltak elő, hogy üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás rendszerek segítségével a rendszer rendelkezésre állása 2
növelhető a készenléti generátorokkal elért rendelkezésre álláshoz képest. Az egyik gyakran idézett
statisztika szerint a készenléti generátorok csak az esetek kilencven százalékában indulnak el. Ahhoz, hogy pontosabb képet kapjunk, ismernünk kellene az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás rendszerek megbízhatósági adatait, a meghibásodási jellegzetességeiket, illetve a javításukhoz szükséges időt. Ezek az adatok még nem állnak rendelkezésre. Ismert viszont, hogy a hibatűrő képesség fejlesztésével bármely áramfejlesztő rendszer rendelkezésre állása javítható, ilyen fejlesztés lehet N+1-es, illetve kettős architektúra kiépítése, ahogy azt korábban már említettük. Ezen felül az üzem közben végzett karbantartás lehetőségének fejlesztésével, továbbfejlesztett rendszerfelügyelettel és emelt szintű karbantartással tovább növelhető a rendelkezésre állás. Az eddig megismert adatok arra engednek következtetni, hogy a készenléti generátor birtoklási összköltségén megtakarított összeget a rendszer rendelkezésre állásának növelésére fordítva, ellensúlyozható az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás rendszerek potenciálisan (egyelőre még nem bizonyított) magasabb rendelkezésre állása.
Egyéb berendezések elhagyhatósága Számos az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás rendszerekről folytatott megbeszélés során felmerült, hogy e technológiák használatával kiküszöbölhetőek az energia ellátó rendszer egyéb berendezései, ezzel csökkentve a költségeket, növelve a rendelkezésre állást és a hatékonyságot. Az UPS-ek, illetve akkumulátorok elhagyhatósága gyakran felmerülő téma. Az áramszolgáltatóval együttműködő üzemmód esetén az UPS-re szükség van, hogy leválassza a hálózatról a működés szempontjából kritikus eszközöket. Folyamatos működésű üzemmód esetében az UPS-re szükség van, hogy a kritikus eszközöket megvédje, a többi eszköz, mint például a légkondicionáló, áramfogyasztásából fakadó hatásoktól. Készenléti üzemmódban az UPS-re nyilvánvalóan szükség van, hogy a kritikus rendszerek zavartalan működését biztosítsa az áramfejlesztő elindulásáig. Az UPS által biztosítandó működési idő folyamatos, illetve áramszolgáltatóval együttműködő üzemmódban, elvben alacsonyabb, mint ha a rendszert készenléti üzemmódban használnánk. Ebből kifolyólag az akkumulátor lehet kisebb teljesítményű. Azonban az akkumulátor áthidalási idejének egy adott terhelés mellett való csökkentése növeli az akkumulátor igénybevételét és csökkenti a rendszer rendelkezésre állását. A jelenlegi akkumulátor gyártási technológiák mellett nem célszerű annyira csökkenteni az akkumulátor méretét, hogy az áthidalási idő 5 percnél kisebb legyen. Lendkerekes UPS-t folyamatos vagy
2
Az általános kihasználtság fokáról bővebben olvashat az APC 37-es számú tanulmányában, melynek címe: „Hogyan kerüljük adatközpontok és hálózati helyiségek infrastruktúrájának túlméretezését”
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
7
áramszolgáltatóval együttműködő üzemmódú áramfejlesztővel együtt használva kiküszöbölhetjük az akkumulátorokat. Mindezek ellenére a megvizsgált adatok nem mutatják, hogy ez a megoldás előnyt jelentene a bekerülési összköltség szempontjából. Továbbá létező adatközpontok hibái során gyűjtött adatok arra engednek következtetni, hogy az akkumulátorok által biztosított áthidalási idő elegendő lehet emberi beavatkozásra, rendellenes hibák esetén, amivel megelőzhető a leállás.
Váltóáram egyenáram átalakítás Az üzemanyagcellás, illetve a mikroturbinás rendszerekről folytatott megbeszélések során felmerült, hogy e technológiák használatával kiküszöbölhető a váltóáram használata adatközpontok és hálózati helyiségek esetén. Az elmélet szerint a működés szempontjából kritikus eszközök egyenáramot kapnának, így kevesebbszer kellene áramátalakítást végezni. Az üzemanyagcellás, illetve a mikroturbinás rendszerek egyenáramot fejlesztenek, amit egyből fel lehetne használni. Ez az elképzelés nem valószerű, illetve nem megvalósítható. Először is sok olyan eszköz, amely egy adatközpont, illetve hálózati helyiség működtetéshez szükséges, váltóáramról üzemel és nem valószínű, hogy kapható lesz ezen eszközök egyenáramról üzemelő változata. Ezek közé tartozik a világítás, a légkondicionálás, az irodai eszközök és még a személyi számítógépek is. Továbbá hamis az a feltételezés, hogy az egyenáram elosztása gazdaságosabb vagy egyéb módon előnyösebb, mint a váltóáram elosztása.
Fűtéssel kombinált energiatermelés Az összes áramfejlesztő rendszer több hőt termel, mint elektromos áramot. Jelentős megtakarítást érhetünk el, ha ezt a hőt hasznos munkára foghatjuk, kiváltva ezzel a külső hőenergia használatát. Sajnos azonban az adatközpontok és a hálózati helyiségek maguk is jelentős hőtermelők, és nincs szükségük kiegészítő hőre. Ezért aztán a folyamatosan termelődő hőenergiának találni kell először egy felhasználási módot, mielőtt lényeges megtakarítást érhetnénk el. Nagyon kevés helyen van csak erre lehetőség; azonban ilyen helyek esetében az adatok azt mutatják, hogy az áramszolgáltatóval együttműködő rendszernek kisebb a birtoklási összköltsége, mint a készenlétinek. Vegyük figyelembe azt is, hogy birtoklási összköltség tekintetében, amikor egyszerre használjuk a termelt elektromos és hőenergiát, a megvizsgált adatok alapján a földgáz üzemű rendszereknek még mindig jelentős előnye van az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás rendszerekkel szemben.
Hűtéssel kombinált energiatermelés A megtermelt felesleges hő hasznos felhasználásának egy másik módja hűtőrendszerek működtetése egy abszorpciós hűtőnek nevezett eszköz segítségével. Ebben az esetben a felesleges hő hűtőkapacitássá alakul át, amire az adatközpontoknak szüksége van. Ez kétszeresen hasznos, mivel így egyszerre csökkenthető az elektromos terhelés és növelhető az áramfejlesztő rendszer hatékonysága, mivel egy átlagos adatközpont a hűtéshez akár annyi elektromos áramot is felhasználhat, mint amennyi a működés szempontjából kritikus eszközöknek szükséges. Elméletileg így jelentősen csökkenthető az adatközpont birtoklási összköltsége.
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
8
Jelenleg még technikai problémákkal kell szembenéznünk, ha az energiatermelést hűtéssel kombináló rendszereket a velük járó előnyök elvesztése nélkül próbáljuk meg hibatűrő képességgel felruházni. A hűtést és energiatermelést egyesítő abszorpciós hűtőt használó rendszerek teljesítménye arányos a termelt hő energiájával. Ebből kifolyólag az üzemanyagcellás megoldások, mint például a PEM, nem megfelelőek abszorpciós hűtővel együtt való használatra, mert alacsony hőmérsékleten üzemelnek. A mikroturbinás megoldások hőtermelési karakterisztikája ideálissá teszi őket hűtéssel kombinált energiatermelésre.
Az áramszolgáltatótól való teljes függetlenség Az irodalomban helyenként fellelhető olyan utalás, hogy mikroturbinás, illetve üzemanyagcellás rendszerek segítségével az adatközpont teljesen leválasztható a nyilvános elektromos hálózatról. Ezzel megszűnnének a készenléti díjak, illetve egyéb közüzemi számlák. Lehetővé válna, hogy adatközpontokat olyan helyre is telepíteni lehessen, ahol nincs lehetőség állandó váltóáramú hálózathoz csatlakozni. Az áramszolgáltatótól való függetlenség egy sor új problémát vet fel, ideértve magának az áramfejlesztő rendszernek a megépítését, illetve a nyilvános hálózat, mint másodlagos áramforrás elvesztését. Ráadásul így a létesítmény függene az üzemanyag szállítástól, történjen az csővezetéken vagy teherautón, és emiatt még ki lenne téve sztrájkok veszélyének, illetve egyéb ellátási problémáknak is. A gázszolgáltató beszüntetheti a szállítást, ha krízishelyzet lép fel, mint például amikor a téli hónapokban a megnövekedett szükségletek miatt lecsökken a gáznyomás. A megismert adatok arra engednek következtetni, hogy amikor az áramszolgáltatótól való teljes függetlenség a cél, a hagyományos áramfejlesztő rendszerek birtoklási összköltsége még mindig kedvezőbb, mint az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás rendszereké.
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
9
Összegzés Adatközpontok, illetve hálózati helyiségek magas rendelkezésre állásának eléréséhez még mindig szükség van helyi áramfejlesztésre hosszantartó kimaradások esetén. A hagyományos készenléti rendszert használó megoldásoknak gazdaságossági előnyük van az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás rendszerekkel szemben. Ha a károsanyag-kibocsátás csökkentése érdekében nyomás nehezedik ránk, váltsunk dízelről földgáz vagy propángáz üzemű generátorra, ahelyett hogy üzemanyagcellás vagy mikroturbinás megoldást választanánk. Technikai újításokkal, amelyek lehetővé teszik az üzemanyagcellás, illetve mikroturbinás rendszerek árának csökkentését, elérhetővé válhat, hogy ezek a rendszerek kiváltsák a jelenlegi generátorokat, de egyelőre ilyen költségcsökkentő újítások nem ismertek. Áramszolgáltatóval együttműködő rendszerek kombinálása energia termelést hűtéssel kiegészítő rendszerekkel, lehetővé teheti a mikroturbinás megoldások számára, hogy birtoklási összköltség terén előnyt élvezzenek majd a hagyományos megközelítéssel szemben. Azonban számos technikai problémát kell még legyőzni, például költséghatékony módszert kell találni hibatűrő megoldások kiépítéséhez. A rendszer rendelkezésre állásának maximalizálása érdekében, felhasználói szemszögből nézve, jelenleg a meglévő hagyományos rendszerek hibatűrő architektúrájának fejlesztése tűnik ésszerű beruházásnak. Ilyen befektetések alatt értendő a két utas architektúra, illetve N+1-es architektúra kiépítése, továbbfejlesztett rendszer integráció és tesztelés bevezetése, javított műszerezettség és felügyelet.
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
10
Első függelék: Birtoklási összköltség – adatok Ez a függelék tartalmazza az 1. táblázat elkészítéséhez felhasznált adatokat, és röviden bemutatja a modellt. A modellben felhasználjuk az egyszeri és visszatérő költségeket, beleértve az energia költségét, összeadjuk őket az élettartamra vetítve, és utána kifejezzük egy watt árát dollárban. A következő feltevésekkel élünk: Feltevésünk szerint a készenléti üzemanyagcella hidrogén üzemű, míg a folyamatos működésű cella új technológiát használ és földgáz üzemű. Az áramfejlesztő rendszer földgáz vagy propángáz üzemű, nem dízel. Dízel generátor használata 25%-kal csökkentené a költségeket. Az áramszolgáltató által felszámított készenléti költséggel számoltunk minden olyan rendszernél, amelyek nem készenléti üzemmódban működnek. Ez egy éves díj, amit az áramszolgáltató cég számít fel az elektromos rendszer rendelkezésre állásáért. Ez az érték a rendszer besorolásában az alapérték egy töredékét képviseli. Az elektromos érték a folyamatos működés átlagértéke, és benne foglaltatnak a csúcsidőben felmerülő költségek. Ez a költség általában magasabb, mint az alapérték. Ez a modell 250 kW-os rendszerekhez lett kifejlesztve. Vegye figyelembe, hogy a wattonkénti költség alacsonyabb lesz nagyobb teljesítményű és magasabb kisebb teljesítményű rendszerek esetén.
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
11
1. táblázat -- A birtoklási összköltség számításához használt adatok
A tervezésnél felhasznált adatok A rendszer élettartama Százalékos leterheltség Névleges kapacitás
év % kW
Az árak számításánál felhasznált adatok $/W $/W $/W $/W $/W $/W
Fenntartási költségek Fenntartási költség
$/W/év
A berendezés készenléti költsége Az elektromos energia ára Az üzemanyag ára Megtérülési ráta
Folytonosan működő generátor
Készenléti generátor
Kapitális költségek vagy beruházás Rendszertervezés Generátor egység (3 év) Váltóáramú/egyenáramú inverter Egyéb alkatrészek Üzemanyagtárolás A generátor beépítése
Arányszámok és költségek A rendelkezésre állás ára
10 35% 250 Folyamatosan használt Utility-Int üzemanyüzemanyagcella agcella
Készenléti üzemanyagcella (H)
Utility-Int generátor
Folyamatosan működő mikroturbina
Készenléti mikroturbina
Utility-Int mikroturbina
0.2 0.4 0 0.3 0.1 0.1
0.2 0.4 0 0.3 0.1 0.1
0.2 0.4 0 0.3 0.1 0.1
0.4 2 0.3 0.4 0.7 0.2
0.4 2 0.3 1.4 0.1 0.2
0.4 2 0.3 1.4 0.1 0.2
0.4 0.8 0.3 0.3 0.1 0.15
0.4 0.8 0.3 0.3 0.1 0.15
0.4 0.8 0.3 0.3 0.1 0.15
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0% $0.070 $0.017 $0.070
10% $0.070 $0.017 $0.070
10% $0.070 $0.017 $0.070
0% $0.070 $0.200 $0.070
10% $0.070 $0.017 $0.070
10% $0.070 $0.017 $0.070
0% $0.070 $0.017 $0.070
10% $0.070 $0.017 $0.070
10% $0.070 $0.017 $0.070
%
25%
25%
25%
10%
10%
10%
20%
20%
20%
%
30%
30%
30%
40%
35%
35%
28%
28%
28%
%
100.0%
0.1%
0.1%
99.9%
0.1%
0.1%
99.9%
0.1%
0.1%
$/kW
a költségek százalékos a rányában
$/kWh $/kWh $/kWh
Teljesítmény Üresjárási veszteség Áramtermelés teljes leterheltség esetén A közműhálózatról való működés százalékos aránya
Élettartamra számított birtoklási összköltség
Folytonosan működő generátor
Készenléti generátor
Folyamatosan használt Utility-Int üzemanyüzemanyagcella agcella
Készenléti üzemanyagcella (H)
Utility-Int generátor
Folyamatosan működő mikroturbina
Készenléti mikroturbina
Utility-Int mikroturbina
Beruházás Éves költségek Nettó energia
$/W $/W $/W
$1.10 $0.40 $1.96
$1.10 $0.96 $1.81
$1.10 $0.96 $0.90
$4.00 $0.40 $1.97
$4.40 $0.96 $1.45
$4.40 $0.96 $0.25
$2.05 $0.40 $1.96
$2.05 $0.96 $1.88
$2.05 $0.96 $1.22
Összes költség
ezer $
$865
$967
$739
$1,593
$1,702
$1,402
$1,102
$1,222
$1,057
$513
Részletszámítások A fogyasztók által felvett teljesítmény Egyszeri költség A rendelkezésre állás ára Egyéb éves költségek Összes éves költség A generátor állandó energiavesztesége A generátor arányos vesztesége A generátor által leadott energia A közműhálózatról felvett szükséges energia Az üzemanyag által biztosított szükséges energia Az eladott közműhálózati energia Energiaköltségek Az eladott közműhálózati energia Nettó energiaköltség
kWh ezer $
7,000,000 $275
$275
$275
$1,000
$1,100
$1,100
$513
$513
ezer $/élettartam
$0
$140
$140
$0
$140
$140
$0
$140
$140
ezer $/élettartam
$100
$100
$100
$100
$100
$100
$100
$100
$100
ezer $ kWh kWh kWh
$100
$240
$240
$100
$240
$240
$100
$240
$240
0
4,995,000
4,995,000
2,000
1,998,000
1,998,000
4,000
3,996,000
3,996,000
0
14,568,750
41,625,000
9,800
12,287,700
35,107,714
16,600
16,583,400
47,381,143
0
6,993,000
19,980,000
7,000
6,993,000
19,980,000
7,000
6,993,000
19,980,000
kWh
7,000,000
7,000
7,000
6,993,000
7,000
7,000
6,993,000
7,000
7,000
kWh kWh
0
26,556,750
66,600,000
18,800
21,278,700
57,085,714
27,600
27,572,400
71,357,143
$490
$469
$1,214
$490
$469
$305
ezer $/élettartam
12,980,000 $490
$452
$493
$362
$909
ezer $/élettartam ezer $/élettartam
$1,133
12,980,000
$490
$452
$224
$971
12,980,000
$909 $493
$362
$62
$909
2003 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2003-2
12
