Yapay Zekâ Veri Merkezlerinde Güç Kaynağı Güvenilirliğini Artırmak için Mikroşebeke Tasarımı ve Prototipi

Özet

Çalışma şu soruyla başlıyor: Şebeke kesintilerine açık bir yapay zekâ veri merkezinin güç sürekliliği, yerinde güneş enerjisi ve batarya ile artırılabilir mi ve böyle bir sistem nasıl boyutlandırılır? Vaka olarak Cheyenne, Wyoming'de bulunan, tepe talebi 5,85 MW olan bir veri merkezi seçiliyor. Talebin yüzde 60'ı güneş PV'den, kalan yüzde 40'ı şebekeden karşılanacak şekilde tasarım yapılıyor; gece ve kesinti saatleri için kritik yükleri besleyen bir batarya depolama sistemi ekleniyor.

Yöntem bilinçli olarak sadedir: ölçeklenmiş 24 saatlik yük eğrisinden günlük enerji tüketimi hesaplanıyor, NREL PV üretim tahminleri kullanılıyor, evirici ve batarya kayıpları ile deşarj derinliği için basit varsayımlar uygulanıyor. Boyutlandırma enerji dengesi zincirini izliyor: gündüz ve gece yük ayrımı, dönüşüm kayıpları, kullanılabilir deşarj derinliği ve gece tepe yüküne göre güç değeri. Ardından 12,8 V'luk küçük bir prototip, mikrodenetleyici ile kritik ve kritik olmayan yüklerin batarya şarj durumuna (SOC) göre otomatik yönetimini gösteriyor.

Sonuçlar tasarım düzeyinde tutarlı: yaklaşık 82.367 kWh/gün üreten bir PV dizisi, 81.857 kWh/gün hedefini karşılıyor; batarya 50.558 kWh ve 2.775 kW olarak boyutlanıyor. Prototip testinde SOC yüzde 90'da tüm yükler çalışıyor, SOC düştüğünde kritik olmayan yükler otomatik kapatılıyor. Yazarlar bu davranışı mikroşebekenin güvenilirliği artırdığının kanıtı olarak sunuyor.

Sınırlar belirgin. Güvenilirlik katkısı niteldir; resmi bir kullanılabilirlik veya yük kaybı olasılığı hesabı yapılmıyor. Boyutlandırma el hesabıdır, şebeke kesintisi senaryoları, bulutlu hava dizileri, bataryanın yaşlanması ve maliyet analizi kapsam dışıdır. Prototip 12,8 V ölçeğinde olduğundan güç elektroniği, koruma ve MW sınıfı entegrasyon sorunlarını göstermiyor. Çalışma, kavramsal bir ön boyutlandırma örneği olarak değerlidir, gerçek bir tasarım doğrulaması olarak değil.

Öne çıkan noktalar

1. Vaka sahasının tepe talebi 5,85 MW, kritik yükü yaklaşık 5,35 MW; bunun 3,5830 MW'ı sunucu, 0,8845 MW'ı soğutma.
2. Talebin yüzde 60'ını karşılamak için, yüzde 5 DC-AC ve yüzde 10 batarya kaybı sonrası günde 81.857 kWh PV üretimi gerekiyor.
3. İki eksenli takip eden 13.600 kW'lık PV dizisi (yüzde 14,08 sistem kaybı, 7,76 kWh/m²/gün) günde yaklaşık 82.367 kWh üretiyor.
4. Batarya 4.625 kW gece tepe yükünün yüzde 60'ı olan 2.775 kW ve 50.558 kWh olarak boyutlanıyor; tam deşarjda 18,2 saat, kapasitenin yüzde 70'i deşarj edildiğinde 12,8 saat veriyor.
5. Prototip kontrolü SOC yüzde 30'un altına düştüğünde kritik olmayan yükleri atıyor ve bataryayı şarj için izole ediyor; yüzde 90 SOC'de tüm yükler çalışıyor.
6. Sistem, yüzde 60 PV ve yüzde 40 şebeke paylaşımıyla karbon ayak izini ve şebekeden çekilen gücü de düşürmeyi hedefliyor.
7. Çalışma resmi bir güvenilirlik hesabı içermiyor; fayda niteliksel olarak savunuluyor.

Tasarımda kullanımı

• PV/BESS ön boyutlandırma yardımcısında günlük yük bölünmesi, dönüşüm kayıpları, kullanılabilir deşarj derinliği ve gece tepe yüküne karşı güç değeri zincirini kullanın; süreyi etiket kapasitesine göre değil kullanılabilir enerjiye göre raporlayın ve DoD'u açık girdi yapın.
• Yerinde yenilenebilir kaynak için güvenilirlik iddialarını kullanılabilirlik veya yük kaybı hesabıyla destekleyin; kesinti süresine göre boyutlandırılmış depolama yoksa PV'yi güvenilir yedek kapasite olarak saymayın.
• SOC tabanlı yük atma (kritik ve kritik olmayan) kuralını yedek güç modelinde ayarlanabilir bir kontrol kuralı olarak sunun.

Kimler okumalı

Veri merkezi sahaları için yerinde güneş ve batarya ön boyutlandırması yapan mühendisler ve öğrenciler.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Mikroşebekenin teorik tasarımı (veri merkezi güç tüketimi analizi, güneş PV, batarya enerji depolama sistemi boyutlandırması, evirici boyutu)
3. 3. Prototip tasarımı ve parametreleri
4. 4. Prototip (prototipin gerçeklenmesi, prototip performansının değerlendirilmesi)
5. 5. Çıkarılan dersler
6. 6. Sonuç

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Ramon Zintzun; Ethan Hoang; Jared Wong; Akanksha Katta; Vinh Nguyen; Alex Villaneda; Gerardo Maximo; Ha Thu Le

Yayıncı

WSEAS TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS (World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS))

Yıl

2026

Cilt

21

Sayfalar

106

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.37394/232016.2026.21.10

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

doi.org

Künye