====== Альтернативные источники энергии (AC и DC) ======

<WRAP box round>
Раздел рассматривает варианты альтернативных источников электроснабжения и накопления энергии для ИБП (UPS), включая ветровые и солнечные установки, топливные элементы, маховики, ультраконденсаторы, литий-ионные и никель-натриевые батареи. Оценка проводится с точки зрения применимости в ЦОД, характеристик надёжности, длительности работы и эксплуатационных рисков.
</WRAP>

===== Альтернативные источники переменного тока (AC) ======

Для большинства ИБП основным источником питания остаётся централизованная электросеть. Однако при размещении в удалённых районах, на мобильных объектах или в агрессивных условиях, возможно использование альтернативных AC-источников:

  * ветровые или солнечные установки (для морских объектов — волновые системы);
  * дизельные, газовые или турбинные генераторы;
  * топливные элементы (fuel cells).

<WRAP info>
Главная задача альтернативных AC-источников — обеспечить стабильный ввод питания для ИБП при отсутствии надёжного подключения к сети.
</WRAP>

===== Альтернативные DC-источники накопления энергии ======

Современные ЦОД всё чаще сталкиваются с ограничениями традиционных свинцово-кислотных батарей (VRLA), включая:

  * ограниченный срок службы (5–6 лет);
  * низкую энергоёмкость;
  * значительные требования к вентиляции и температурному режиму;
  * риски теплового разгона.

Поэтому внимание уделяется новым DC-технологиям накопления.

==== Маховики (flywheels) ====

Маховик представляет собой массивный вращающийся диск, раскручиваемый электромотором. При пропадании питания диск продолжает вращение по инерции, вырабатывая электрическую энергию через генератор.

Характеристики:

  * типичное время автономии — 15–30 секунд;
  * ресурс — более 10 лет при ежегодном обслуживании;
  * высокая мощность (200–500 кВА на установку);
  * отсутствие химических реакций и побочных продуктов.

<WRAP info>
Маховики обеспечивают мостовое питание до запуска ДГУ — идеально для ЦОД с мощными резервными генераторами.
</WRAP>

==== Ультраконденсаторы (ultracapacitors, supercapacitors) ====

Ультраконденсаторы используют материалы с высокой удельной ёмкостью (активированный уголь, графен).

Особенности:

  * очень короткое время автономии (обычно <30 с);
  * выдерживают десятки тысяч циклов заряд-разряд;
  * практически не деградируют при эксплуатации;
  * высокая надёжность, отсутствие токсичных материалов.

<WRAP info>
Ультраконденсаторы близки по стоимости к маховикам, но не требуют механического обслуживания.
</WRAP>

==== Топливные элементы (fuel cells) ====

Топливный элемент преобразует химическую энергию топлива (водород, природный газ) в электричество.

Ключевые свойства:

  * КПД до 85%;
  * единственный побочный продукт при использовании водорода — вода;
  * запуск занимает 30–60 секунд, поэтому требуется буферная батарея;
  * подходят как экологичная альтернатива ДГУ.

<WRAP important>
Топливные элементы не заменяют батареи: их включение слишком медленное для защиты ИТ-нагрузки при мгновенном пропадании питания.
</WRAP>

==== Литий-ионные батареи (Li-ion) ====

Литий-ионные батареи стали реальной альтернативой VRLA благодаря:

  * сроку службы 10–15 лет (в 2–3 раза больше VRLA);
  * высокой плотности энергии и меньшему занимаемому объёму;
  * широкому диапазону рабочих температур;
  * высокому числу циклов;
  * встроенной системе управления батареей (BMS).

Роль BMS:

  * мониторинг напряжения, тока и температуры каждой ячейки;
  * предотвращение теплового разгона;
  * отключение батареи при небезопасных состояниях.

<WRAP important>
При проектировании необходимо учитывать новые требования пожарных норм (например, NFPA / IFC) к размещению литиевых батарей.
</WRAP>

==== Никель-натриевые батареи (Na-Ni) ====

Никель-натриевые аккумуляторы обладают:

  * высокой устойчивостью к экстремальным температурам;
  * низкими экологическими рисками (нет токсичных материалов);
  * хорошей плотностью энергии;
  * длительным сроком службы.

Применение:

  * наружные установки;
  * телеком-объекты;
  * резервирование с длительным временем автономии.

===== Сравнительная оценка технологий ======

^ Технология ^ Время автономии ^ Плюсы ^ Минусы ^ Область применения ^
| Маховики | 15–30 с | Долговечность, отсутствие химии, высокая мощность | Не подходят для длительного питания | ЦОД с ДГУ |
| Ультраконденсаторы | <30 с | Огромный ресурс циклов, минимум обслуживания | Очень короткое время работы | Мостовое питание |
| Топливные элементы | Минуты–часы | Экологичность, высокая эффективность | Медленный запуск, высокая стоимость | Долгосрочное резервирование |
| Li-ion батареи | 5–15 мин | Высокая плотность, долгий срок службы, BMS | Пожарные нормы, более высокая цена | Основные DC-системы ИБП |
| Ni-Na батареи | 10–20 мин | Устойчивость к температуре, экологичность | Требуют прогрева, меньшая распространённость | Наружные объекты, телеком |

===== Условия применения в РФ ======

<WRAP info>
При выборе альтернативных источников для ЦОД в России следует учитывать:
</WRAP>

  * низкие зимние температуры — критично для Li-ion и Ni-Na (требуется климат-контроль);
  * нестабильность региональных электросетей — повышенные требования к буферной энергии;
  * более длительные сроки логистики и MTTR — ценность долгоживущих технологий выше;
  * требования пожарных и строительных норм (СП, ГОСТ).

===== Ключевые идеи ======

<WRAP tip>
  * Альтернативные источники полезны при нестабильном вводе или особых требованиях объекта.  
  * Маховики и ультраконденсаторы обеспечивают мостовое питание до запуска генераторов.  
  * Литий-ион — основной путь модернизации батарейных систем ИБП в современных ЦОД.  
  * Топливные элементы перспективны, но требуют батарейного буфера и времени на включение.  
  * Никель-натриевые батареи подходят для сурового климата и уличных установок.  
  * Выбор технологии зависит от профиля нагрузки, бюджета, MTTR и требований к экологичности.
</WRAP>