2 MW de energía verde para centros de datos de IA: transformador seco N+1 + lectura en profundidad de UPS de 800 kVA
2×SCB13-2000/10 N+1 · UPS de 800 kVA · 1161 kWp PV + 500 kW/1161 kWh BESS · red/aislamiento
1 · TL;DR Conclusion
Conclusión: este centro de datos de IA de 2 MW utiliza 2 transformadores secos SCB13-2000/10 (N+1) + un UPS de 800 kVA (15 min) + 1161 kWp PV + BESS de 500 kW/1161 kWh + red/isla — total del configurador ≈ $1,878,541, EPC ≈ $825,000, recuperación en 5 años, TIR del 23.16% (nivel de viabilidad).
- •2 transformadores secos de 2000 kVA N+1; 84% de carga tras la pérdida de una unidad (aprobado), transferencia en 2 s ≤ 15 s permitido
- •UPS en línea de 800 kVA (640 kW), 15 min ≈ 199 kWh de batería (384 VDC), se recomienda redundancia N+1/2N
- •Energía verde: 1161 kWp PV + 500 kW/1161 kWh BESS, 94% de participación renovable, 609 t CO2 evitadas/año
- •Red/islamiento: BESS de 500 kW como fuente de arranque en negro; la carga crítica en isla de 1200 kW necesita más BESS o diésel (respaldo V9 65%)
- •Economía: $825,000 EPC, 5 años de retorno, 23.16% TIR, 459% ROI a 25 años, LCOE $0.0843/kWh
2 · Solution Overview
Un centro de datos es la carga de mayor confiabilidad: los equipos de TI son sensibles a cortes de milisegundos, ricos en armónicos y necesitan suministro dual + UPS. Este esquema añade energía verde (PV+BESS) para reducir el PUE y las emisiones de carbono, además de isla para casos extremos.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 100 kW | 6% |
| Solar PV 1000 kWp | variable | 1000 kW | 63% |
| BESS 500 kW / 1000 kWh | variable | 500 kW | 31% |
| UPS 800 kVA | backup | 0 kW | 0% |
Calculadora del sistema de alimentación para centros de datos
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3 · Design Process & Rationale
1. Identificación de requisitos
Centro de datos de 2000 kW: carga de grado 1 de 2000 kW (sitio completo), IT crítico 1200 kW, sensible 1200 kW, no lineal 400 kW. Máximas exigencias de continuidad y calidad de energía — suministro dual + UPS + transferencia automática.
2. Carga y clasificación
Sitio completo como grado 1 (loadGrade1=2000), 1200 kW críticos cubiertos por UPS. Densidad de rack 8 kW/rack → ~200 racks; PUE estimado 1,60.
3. Fuente y mix
Alimentaciones duales de red de 10 kV (N+1) + PV de 1161 kWp + BESS de 500 kW/1161 kWh + UPS de 800 kVA. Conexión a red-isla, BESS como fuente de arranque en negro.
4. Dimensionamiento del transformador
Demanda de 1600 kW ≈ 1684 kVA aparente → nivel de 2000 kVA; N+1 → 2×SCB13-2000/10 tipo seco (seguro contra incendios, bajo ruido para espacio IT), 84% de carga.
5. UPS y respaldo
UPS en línea de doble conversión de 800 kVA, batería de 15 min (≈199 kWh, 384 VDC), transferencia estática STS <5 ms para IT crítico; se recomienda redundancia N+1/2N.
6. Protección y secundario
Capacidad de corte MT 31,5 kA / BT 80 kA; comunicaciones 61850 + esquema secundario + alimentación auxiliar DC para protección y monitoreo de alta confiabilidad.
7. Energía verde vs confiabilidad
PV+BESS reducen carbono (609 t/año) y facturas, pero la carga crítica en isla de 1200 kW > BESS de 500 kW — el aislamiento de todo el sitio necesita más BESS o un diésel. Ese es el compromiso entre verde y confiabilidad.
Pain Points → Solution → Evidence
Un centro de datos no puede permitirse ni un segundo de interrupción
Transformadores duales N+1 + UPS en línea + STS de transferencia estática + arranque en negro
Aprobado N-1 (84% tras la pérdida de una unidad), UPS de 15 min, STS <5 ms, arranque en negro verificado mediante BESS de 500 kW
Las cargas de TI son ricas en armónicos, los transformadores se calientan y se derratean
Transformador de tipo seco + reactancias desintonizadas + filtro activo APF
V6: THDi 20% por encima del límite (escenario de centro de datos), se recomienda APF
PUE alto, facturas altas y carbono alto
1161 kWp de PV + recorte con BESS, energía verde directa a la carga
V18 PUE 1,60, V23 609 t de CO2 evitadas/año, V24 el recorte ahorra $94.900/año
¿Es realmente suficiente el respaldo?
Clasificar la carga: la UPS cubre la TI crítica de 1200 kW, la no crítica en red/diésel
V9 señala una cobertura de respaldo del 65% (base simplificada) — verificar contra la clasificación real
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Capacidad del transformador | 2000 kVA ×2 (SCB13) | 1684 kVA aparente → nivel de 2000 kVA; N+1 → 2 unidades secas | Carga del 84%; tipo seco es seguro contra incendios y de bajo ruido para espacio de TI Por encima de ~1900 kVA de demanda, pasar a 2500/3150 |
| Capacidad del UPS | 800 kVA (640 kW) | Cubre ~67% de los 1200 kW críticos de TI (a 0.8 PF) | 15 min ≈ batería de 199 kWh (384 VDC), STS <5 ms Se recomienda N+1/2N; cobertura completa de 1200 kW requiere UPS de ~1500 kVA |
| Capacidad fotovoltaica | 1161 kWp | ≈1,015,200 kWh/año, autoconsumo 0.8 | 94% de participación renovable, alimenta TI y refrigeración Limitado por techo/sitio; emparejar con BESS para absorber |
| Capacidad del BESS | 500 kW / 1161 kWh (2 h) | Reducción de picos + respaldo de isla + arranque en negro | Reduce 500 kW×4 h ahorrando $94,900/año; fuente de arranque en negro Isla crítica de 1200 kW necesita ≥8 h o diésel |
| Modo de red | conexión a red-isla | Conmutable red/isla, arranque en negro vía BESS | Operación en isla ante pérdida de red (limitada por BESS) Requiere aprobación de la red + anti-isla + verificación de arranque en negro |
| Densidad de rack / PUE | 8 kW/rack · PUE 1.60 | Predeterminado 8 kW/rack → ~200 racks; 60% de participación de refrigeración | Establece la línea base de dimensionamiento de UPS y refrigeración Alta densidad (>12 kW/rack) requiere refrigeración líquida; PUE puede bajar a 1.2 |
| Capacidad de ruptura | BT 80 kA · MT 31.5 kA | Corriente de falla BT 58.9 kA / MT 28.9 kA | Aparamenta de BT a 80 kA (margen de 1.1×) Confirmar nivel de falla real del sistema |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Fiabilidad y disponibilidad
Disponibilidad de la serie ≈99,97 % (≈2,9 h de interrupción/año), acercándose a la cobertura total con transformadores duales N+1 + UPS + arranque en negro; tiempos de transferencia UPS 0 ms / STS <5 ms / ATS 2 s / arranque en negro BESS, con clasificación de carga crítica de 2000 kW.
Fallo y protección
Muestra la cadena completa: pérdida de red → transferencia automática → toma de carga sin interrupción por UPS → arranque en negro BESS; un fallo aguas abajo solo dispara su alimentador, por lo que la selectividad evita un apagón en todo el sitio.
Flujo de energía
FV 1161 kW → primero TI y refrigeración → excedente a BESS; la red cubre el déficit; la UPS de doble conversión en línea funciona de forma continua. Despacho en tiempo real de cuatro fuentes y cobertura de carga crítica de un vistazo.
Economía
1.015.200 kWh/año, $204.542/año ahorrados; $825.000 EPC, 5 años de retorno, TIR 23,16 %, LCOE $0,0843/kWh, VPN $1.183.320, 609 t de CO2 evitadas/año, con flujo de caja a 25 años.
Other views (shown): LCC (costo del ciclo de vida) · Calidad de la energía y armónicos · Perfil de tensión · Características del esquema · Derrateo ambiental
7 · Economics & Payback
Equipo total ≈ $1,878,541, EPC ≈ $825,000 (PV+BESS+UPS+distribución). La energía verde ahorra ≈$204,542/año (incl. recorte de BESS); en general, período de recuperación de 5 años, TIR del 23.16%, ROI a 25 años del 459%, LCOE $0.0843/kWh, NPV $1,183,320, 609 t de CO2 evitadas/año.
8 · FAQ
¿Qué tamaño de transformador para un centro de datos de 2 MW?
¿Qué tamaño de UPS y por cuánto tiempo?
¿Qué sucede en un corte de energía?
¿Cuánto ahorra la energía verde (PV+BESS)?
¿Cuál es el PUE y cómo reducirlo?
¿Cómo se manejan los armónicos?
¿Es suficiente el 65% de respaldo?
¿Por qué transformadores de tipo seco?
Special Considerations
- El respaldo V9 del 65 % (UPS 800 kW + BESS 500 kW frente a 2000 kW totales) es la base simplificada de «toda la carga × 100 %»; los centros de datos reales solo cubren con UPS la IT crítica de 1200 kW, la no crítica (HVAC) tolera una interrupción breve — verificar contra la clasificación de cargas.
- La carga crítica en isla de 1200 kW > BESS 500 kW; el aislamiento de todo el sitio requiere ≥8 h de BESS o un diésel (fuente de arranque en negro).
- La UPS debe ser redundante N+1/2N para que el fallo de una sola UPS no afecte a la IT crítica.
- THDi ~20 % por encima del límite (escenario de centro de datos) — añadir filtrado activo APF.
- La densidad de rack por defecto es de 8 kW/rack; la alta densidad (>12 kW) requiere refrigeración líquida y un PUE ajustado.
- Estimación a nivel de viabilidad; los planos quedan pendientes de un instituto de diseño autorizado.
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