2 MW d'énergie verte pour centre de données IA : transformateur sec N+1 + analyse approfondie de l'onduleur 800 kVA
2×SCB13-2000/10 N+1 · UPS 800 kVA · 1161 kWp PV + 500 kW/1161 kWh BESS · réseau/îlotage
1 · TL;DR Conclusion
Conclusion : ce centre de données d'IA de 2 MW utilise 2 transformateurs secs SCB13-2000/10 (N+1) + un UPS de 800 kVA (15 min) + 1161 kWp PV + BESS de 500 kW/1161 kWh + réseau/îlotage — total du configurateur ≈ 1 878 541 $, EPC ≈ 825 000 $, retour sur investissement en 5 ans, TRI de 23,16 % (niveau de faisabilité).
- •2 transformateurs secs de 2000 kVA N+1 ; 84 % de charge après la perte d'une unité (validé), transfert en 2 s ≤ 15 s autorisé
- •UPS en ligne de 800 kVA (640 kW), 15 min ≈ 199 kWh de batterie (384 VDC), recommandation de redondance N+1/2N
- •Énergie verte : 1161 kWp PV + 500 kW/1161 kWh BESS, 94 % de part renouvelable, 609 t CO2 évitées/an
- •Réseau/îlotage : BESS de 500 kW comme source de démarrage en black-start ; la charge critique en îlotage de 1200 kW nécessite plus de BESS ou du diesel (secours V9 65 %)
- •Économie : 825 000 $ EPC, 5 ans de retour sur investissement, TRI de 23,16 %, ROI de 459 % sur 25 ans, LCOE 0,0843 $/kWh
2 · Solution Overview
Un centre de données est la charge la plus fiable : les équipements informatiques sont sensibles aux coupures de quelques millisecondes, riches en harmoniques et nécessitent une alimentation double + onduleur. Ce schéma ajoute de l'énergie verte (PV+BESS) pour réduire le PUE et le carbone, ainsi qu'un îlotage pour les cas extrêmes.
| 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% |
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3 · Design Process & Rationale
1. Identification des besoins
Centre de données de 2000 kW : charge de grade 1 de 2000 kW (site entier), IT critique 1200 kW, sensible 1200 kW, non linéaire 400 kW. Exigences maximales de continuité et de qualité de l'énergie — double alimentation + UPS + transfert automatique.
2. Charge et classification
Site entier en grade 1 (loadGrade1=2000), 1200 kW critiques couverts par UPS. Densité de rack 8 kW/rack → ~200 racks ; PUE estimé à 1,60.
3. Source et mix
Double alimentation réseau 10 kV (N+1) + PV 1161 kWc + BESS 500 kW/1161 kWh + UPS 800 kVA. Raccordement au réseau-îlotage, BESS comme source de démarrage en black-start.
4. Dimensionnement du transformateur
Demande de 1600 kW ≈ 1684 kVA apparent → palier de 2000 kVA ; N+1 → 2×SCB13-2000/10 type sec (sécurité incendie, faible bruit pour espace IT), charge à 84 %.
5. UPS et secours
UPS en ligne à double conversion de 800 kVA, batterie 15 min (≈199 kWh, 384 VDC), transfert statique STS <5 ms pour l'IT critique ; recommandation de redondance N+1/2N.
6. Protection et secondaire
Pouvoir de coupure MT 31,5 kA / BT 80 kA ; communications 61850 + schéma secondaire + alimentation auxiliaire DC pour une protection et une surveillance à haute fiabilité.
7. Énergie verte vs fiabilité
PV+BESS réduisent le carbone (609 t/an) et les factures, mais la charge critique en îlotage de 1200 kW > BESS 500 kW — l'îlotage du site entier nécessite plus de BESS ou un diesel. C'est le compromis vert-fiabilité.
Pain Points → Solution → Evidence
Un centre de données ne peut pas se permettre une seconde d'interruption
Transformateurs doubles N+1 + UPS en ligne + STS de transfert statique + démarrage en black-start
Réussite N-1 (84% après la perte d'une unité), UPS de 15 min, STS <5 ms, black-start vérifié via BESS de 500 kW
Les charges informatiques sont riches en harmoniques, les transformateurs chauffent et se déclassent
Transformateur de type sec + réactances désaccordées + filtre actif APF
V6 : THDi 20% au-dessus de la limite (scénario centre de données), APF recommandé
PUE élevé, factures élevées et carbone élevé
1161 kWc de PV + écrêtage par BESS, énergie verte directement à la charge
V18 PUE 1,60, V23 609 t de CO2 évitées/an, V24 l'écrêtage économise 94 900 $/an
La sauvegarde est-elle vraiment suffisante ?
Classer la charge : l'UPS couvre l'informatique critique 1200 kW, le non-critique sur réseau/diesel
V9 signale une couverture de secours de 65% (base simplifiée) — à vérifier par rapport au classement réel
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Capacité du transformateur | 2000 kVA ×2 (SCB13) | 1684 kVA apparent → palier de 2000 kVA ; N+1 → 2 unités sèches | Charge de 84 % ; type sec est ignifuge et silencieux pour espace informatique Au-delà d'environ 1900 kVA de demande, passer à 2500/3150 |
| Capacité de l'onduleur | 800 kVA (640 kW) | Couvre ~67 % des 1200 kW critiques IT (à 0,8 PF) | 15 min ≈ batterie de 199 kWh (384 VDC), STS <5 ms Recommandé N+1/2N ; couverture complète de 1200 kW nécessite un onduleur d'environ 1500 kVA |
| Capacité photovoltaïque | 1161 kWc | ≈1 015 200 kWh/an, autoconsommation 0,8 | 94 % de part renouvelable, alimente l'IT et le refroidissement Limité par le toit/site ; associer à un BESS pour absorber |
| Capacité du BESS | 500 kW / 1161 kWh (2 h) | Écrêtage + secours îlot + démarrage en noir | Écrête 500 kW×4 h économisant 94 900 $/an ; source de démarrage en noir Îlot critique de 1200 kW nécessite ≥8 h ou diesel |
| Mode réseau | raccordé au réseau-îlot | Commutable réseau/îlot, démarrage en noir via BESS | Fonctionnement en îlot en cas de perte du réseau (limité par le BESS) Nécessite approbation du réseau + anti-îlotage + vérification du démarrage en noir |
| Densité de baie / PUE | 8 kW/baie · PUE 1,60 | Par défaut 8 kW/baie → ~200 baies ; 60 % de part de refroidissement | Définit la base de dimensionnement de l'onduleur et du refroidissement Haute densité (>12 kW/baie) nécessite un refroidissement liquide ; le PUE peut descendre à 1,2 |
| Pouvoir de coupure | BT 80 kA · HT 31,5 kA | Courant de défaut BT 58,9 kA / HT 28,9 kA | Appareillage BT à 80 kA (marge de 1,1×) Confirmer le niveau de défaut réel du système |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Fiabilité et disponibilité
Disponibilité de la série ≈99,97 % (≈2,9 h de panne/an), s'approchant d'une couverture totale avec transformateurs doubles N+1 + UPS + démarrage en black-start ; temps de transfert UPS 0 ms / STS <5 ms / ATS 2 s / black-start BESS, avec une gradation de charge critique de 2000 kW.
Défaut et protection
Montre la chaîne complète : perte du réseau → transfert automatique → prise en charge transparente par l'UPS → black-start BESS ; un défaut en aval ne déclenche que son départ, la sélectivité empêchant ainsi une coupure générale du site.
Flux d'énergie
PV 1161 kW → d'abord l'IT et le refroidissement → surplus vers le BESS ; le réseau comble le déficit ; l'UPS à double conversion en ligne fonctionne en continu. Répartition en temps réel à quatre sources et couverture des charges critiques en un coup d'œil.
Économie
1 015 200 kWh/an, 204 542 $/an économisés ; EPC 825 000 $, retour sur investissement 5 ans, TRI 23,16 %, LCOE 0,0843 $/kWh, VAN 1 183 320 $, 609 t de CO2 évitées/an, avec flux de trésorerie sur 25 ans.
Other views (shown): LCC (coût du cycle de vie) · Qualité de l'énergie et harmoniques · Profil de tension · Caractéristiques du schéma · Déclassement environnemental
7 · Economics & Payback
Équipement total ≈ 1 878 541 $, EPC ≈ 825 000 $ (PV+BESS+UPS+distribution). L'énergie verte permet d'économiser ≈204 542 $/an (écrêtement BESS inclus); globalement, retour sur investissement de 5 ans, TRI de 23,16 %, ROI sur 25 ans de 459 %, LCOE 0,0843 $/kWh, NPV 1 183 320 $, 609 t de CO2 évitées/an.
8 · FAQ
Quelle taille de transformateur pour un centre de données de 2 MW ?
Quelle taille d'onduleur et pour combien de temps ?
Que se passe-t-il lors d'une coupure de courant ?
Combien l'énergie verte (PV+BESS) permet-elle d'économiser ?
Quel est le PUE et comment le réduire ?
Comment les harmoniques sont-elles gérées ?
65 % de secours est-ce suffisant ?
Pourquoi des transformateurs de type sec ?
Special Considerations
- La sauvegarde V9 à 65 % (UPS 800 kW + BESS 500 kW contre 2000 kW au total) est la base simplifiée « toute la charge × 100 % » ; les centres de données réels ne couvrent par UPS que l'IT critique de 1200 kW, le non-critique (HVAC) tolère une brève interruption — à vérifier par rapport à la classification des charges.
- La charge critique en îlotage de 1200 kW > BESS 500 kW ; l'îlotage complet du site nécessite ≥8 h de BESS ou un groupe diesel (source de démarrage en black-start).
- L'UPS doit être redondant N+1/2N afin qu'une défaillance d'un seul UPS n'affecte pas l'IT critique.
- THDi ~20 % au-dessus de la limite (scénario centre de données) — ajouter un filtrage actif APF.
- La densité de baie par défaut est de 8 kW/baie ; la haute densité (>12 kW) nécessite un refroidissement liquide et un PUE ajusté.
- Estimation au niveau de la faisabilité ; les plans en attente d'un bureau d'études agréé.
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