Základním parametrem serverů, poskytujících veřejné služby, je jejich dostupnost. Konektivitu neovlivním, zato napájení ano. Server musí být napájený tak, aby výpadek energie přečkal. Inu, mám vlastní fotovoltaickou elektrárnu, takže by to pro mě tak velký problém být neměl. Nebo ano?

Dosavadní servery jsem provozovala na základních deskách, které se daly napájet DC adaptérem. Konkrétně šlo o stařičký Intel DN2800MT Marshalltown a pak ASRock J3160DC. Ačkoliv se v dokumentaci píše, že je možné je napájet napětím 19V, zvládají tyto desky bez problémů celý rozsah napětí, ve kterém se provozují hlavní baterie v mé ostrovní fotovoltaické elektrárně – tedy běžely stabilně a dlouhodobě na napětích od 12,4 do 13,8V. Moje FVE 1,5 kWp s kapacitou baterie v řádu jednotek kWh je tedy sama o sobě vskutku velmi robustním nepřerušitelným zdrojem napájení, ale z mnoha důvodů si vyžaduje server i vlastní, proprietární UPS. Například z důvodu údržby elektrárny nebo při poruše.

Běžet na DC je v mém případě velmi výhodné, protože k jediné konverzi napětí dochází až na základní desce samotné, takže napájení je velmi efektivní – napájí se přímo, z baterie elektrárny, nebo, hlavně v zimě, kdy automatika baterii odpojí, ze záložního spínaného zdroje 12V.

Sestrojit UPS v tomto případě je velmi jednoduchá věc: postačí malá olověná baterie, která se od DC rozvodu domu připojí přes schottky diodu, aby se do rozvodů nemohla vybíjet. Není to ideální schéma, ale je funkční:

Problém tohoto schématu spočívá v úbytku napětí na diodě, které dělá přibližně 0,5V. UPS baterie se tedy napěťově pohybuje v rozmezí půl voltu pod napěťovým rozsahem hlavní lithiové baterie FVE, což znamená její cyklování i v režimu mimo výpadek proudu v rozvodech, protože se může vybít pod 12V (nejnižší napětí v DC rozvodech mám 12,4V). Další problém je vysoký proud přes diodu v situaci, kdy došlo k výpadku proudu v DC rozvodu, UPS baterie se vybila, a pak se napájení obnovilo. Přes diodu pak poteče proud serveru a proud daný vnitřním odporem UPS baterie, což může diodu usmažit.

Původně jsem to tak zapojila jen provizorně, ale fungovalo to, nic nehořelo, a nakonec mi olověná baterie 7Ah vydržela asi čtyři roky, než odešla.

Bohužel, desky  s DC napájením asi vyšly z módy, prakticky je už od vyprodání desky J3160DC neseženete. Desky s paticí AM4 , které jsou běžně v prodeji, jsou napájeny výhradně zdrojem ATX. Pro mé potřeby se tedy hodil nějaký solidnější PicoPSU zdroj, ovšem takový, který napětí 12V větve převádí, nikoliv jen přepouští – potřebuji tzv. wide input. I nabídka PicoPSU zdrojů je v háji, leda ta hrozná čína, které nemůžete věřit nos mezi ušima. Velmi dobrým kandidátem byl DC-DC zdroj Fortron Flex 200W, FSP200-63DL(12V), ani ten se mi ale u nás bohužel nepodařilo sehnat.

Kupovat hotovou UPS mě nenapadlo ani na okamžik, věřila jsem, že jsem schopná si jej postavit sama podle svých představ.

Základní požadavky na UPS v mém systému

Smířila jsem se tedy s tím, že nový server budu napájet klasickým ATX zdrojem, který si žádá na vstupu síťové napětí 230VAC. Mnozí ostrovníci prokázali, že běžné spínané zdroje lze napájet i 48VDC, což ale v mých podmínkách není praktické, protože si vystačím s elektrárnou se systémovým napětím 12VDC a ani po osmi letech provozu na tom nemám potřebu nic měnit.

UPS nového serveru tedy musí mít tři režimy:

• FVE OK: napájení z 12VDC baterie mé elektrárny
• FVE SAVING: napájení z 230VAC distributora v případě, že řídící systém elektrárny VALC z nějakého důvodu zastavil vybíjení baterie
• UPS: napájení z vlastní baterie pro případ, že vypadlo napájení od distributora, a baterie elektrárny je vybitá nebo probíhá údržba rozvodů

Mezi režimy FVE OK a SAVING se musí nechat UPS přepínat řídícím signálem z VALCu, běžícím na klasických PLC SDS od Laznetu. Řídící signál je 12VDC pro FVE OK a 0VDC pro FVE SAVING.

Do režimu UPS se musí Upska přepnout zcela automaticky při výpadku napájení. Přepínání režimů musí být tak rychlé, jak je to jen možné.

Řešení

Rozhodla jsem se pro relativně jednoduchý, byť energeticky neefektivní online UPS:

Stejnosměrné napětí baterie UPS se tedy v měniči DC-AC mění na střídavý proud, kterým se napájí běžný ATX zdroj serveru. V běžné situaci, kdy je FVE v provozu, je schema identické s první, provizorní verzí DC UPS. V případě, že FVE v provozu není, třeba za dlouhých zimních nocí, se zapne záložní spínaný zdroj AC-DC, napájený z veřejné sítě distributora. V prvním případě jsou ztráty na konverzi na DC-AC měniči, a pak na ATX zdroji. V druhém případě je to ještě horší – ztráty jsou na spínaném zdroji, pak na měniči, pak v ATX zdroji. Energeticky efektivnější by bylo napájet ATX zdroj střídavým napětím z měniče nebo z DS, to ale v praxi schema komplikuje a celé UPS prodražuje o rychlý přepínač sítí. Celý server bude mít odhadem průměrnou spotřebu kolem 50W, takže tyto ztráty budou řekněme v průměru 30W, což je nepříjemné, ale dá se to přežít. Ale bude nutné to chladit.

Další díly seriálu

<< Server 1: historie a záměrServer 3: realizace UPS >>