Lo studio offre alcune delle prime evidenze sul rischio di arco elettrico nelle architetture a 800 VDC, fornendo indicazioni concrete per supportarne l'adozione nei data center dedicati all'AI. Attraverso simulazioni e digital twin realizzati con ETAP, sono state analizzate due architetture rappresentative, consentendo di modellare con precisione gli scenari di guasto e di definire strategie di protezione efficaci a livello di rack e di infrastruttura.
Indicazioni pratiche per valutare e gestire il rischio di arco elettrico nelle architetture di alimentazione a 800 VDC: è il focus dell’analisi presentata Schneider Electric, e annunciata dalla società in un comunicato stampa.
Basata su scenari derivati dai modelli progettuali adottati dagli hyperscaler, l'analisi confronta due architetture emergenti a 800 VDC caratterizzate da differenti configurazioni. I risultati evidenziano come gli effetti di un eventuale arco elettrico dipendano in modo significativo dall'architettura adottata, dalla posizione dei condensatori e dalla velocità con cui il guasto viene rilevato e interrotto.
800 VDC: come valutare il rischio di arco elettrico
Uno dei principali risultati della ricerca – scrive Schneider Electric – è che, anche nelle ipotesi più severe dominate dalla presenza dei condensatori, il rischio di arco elettrico nei sistemi a 800 VDC può essere gestito in modo efficace e, in molti casi, risulta comparabile a quello dei tradizionali sistemi in corrente alternata (AC). Inoltre, l'utilizzo di software avanzati e di digital twin consente una rappresentazione molto più accurata del rischio reale di arco elettrico.
I risultati arrivano in un momento decisivo, in cui le architetture a 800 VDC vengono adottate per supportare rack a maggiore densità di potenza nei data center per l’IA. Guidata da NVIDIA, insieme a partner nel settore delle tecnologie per l’energia come Schneider Electric, la transizione verso infrastrutture di alimentazione a 800 VDC consentirà ai data center su larga scala e alle AI Factory di supportare rack IT da 400 kW e oltre.
Con la crescente richiesta di densità di potenza più elevate – scrive Schneider Electric – la distribuzione a 800 VDC sta emergendo come una soluzione concreta per alimentare in modo efficiente rack nell’ordine dei megawatt. Allo stesso tempo, il funzionamento a 800 VDC richiede una comprensione più approfondita del comportamento dei guasti, del coordinamento delle protezioni e delle procedure di sicurezza necessarie per operare in queste nuove condizioni.
“La distribuzione elettrica a 800 VDC rappresenta un cambiamento significativo nella progettazione dei data center, ma introduce anche aspetti di sicurezza che devono essere analizzati con attenzione. Il nostro lavoro svolto in collaborazione con alcuni dei principali hyperscaler mondiali offre a ingegneri e professionisti della sicurezza uno dei primi framework pratici per valutare i rischi di arco elettrico. L'analisi offre un approccio strutturato per comprendere il comportamento dei guasti, definire procedure operative sicure e progettare sistemi di protezione efficaci. Il nostro obiettivo è aiutare il settore a evolvere verso architetture a tensione più elevata in modo sicuro e consapevole”, ha dichiarato Manish Kumar, EVP Secure Power & Data Centers di Schneider Electric.
L’analisi dell’arco elettrico è standard nei data center AC, ma mancano ancora linee guida specifiche per i sistemi a 800 VDC. La ricerca mira quindi a definire una gestione più efficace dei rischi e a garantire livelli di sicurezza comparabili. I metodi attuali possono sovrastimare il rischio, mentre software avanzati e digital twin, come mostrano le simulazioni Schneider Electric, permettono una valutazione più accurata.
Architetture e protezioni al centro dell'analisi
Il lavoro di Schneider Electric presenta una prima analisi pratica del rischio di arco elettrico nelle architetture a 800 VDC, sia a livello di rack sia di infrastruttura, attraverso metodi basati sugli standard, simulazioni dei fenomeni transitori e modellazione dell’intero sistema. I risultati mostrano che gli attuali framework di analisi possono essere applicati anche ai sistemi a 800 VDC, purché si considerino l’architettura, la topologia e l’evoluzione temporale del guasto. Nelle configurazioni a livello di rack, l’energia incidente risulta significativamente inferiore alla soglia di riferimento di 1,2 cal/cm², mentre nelle architetture centralizzate può essere leggermente superiore, ma comunque contenuta con adeguate protezioni.
Lo studio evidenzia inoltre che il comportamento transitorio è determinante: nei primi millisecondi del guasto, la scarica dei condensatori rappresenta il contributo principale all’arco. Le simulazioni avanzate e i digital twin consentono quindi di valutare il rischio con maggiore accuratezza rispetto ai metodi semplificati, che possono sovrastimarlo. In questo contesto, scelte progettuali mirate, come il posizionamento dei condensatori, i dispositivi di blocco della corrente inversa e protezioni con tempi di intervento dell’ordine dei millisecondi, permettono di ridurre significativamente il rischio, portando la sicurezza dei sistemi a 800 VDC a livelli comparabili a quelli delle tradizionali architetture AC.
“Gli standard di settore rimangono essenziali per la sicurezza elettrica e la protezione dall’arco elettrico, ma i metodi tradizionali possono essere eccessivamente conservativi perché non riflettono pienamente il funzionamento di sistemi in corrente continua complessi. Per comprendere il rischio effettivo, gli ingegneri devono valutare la topologia del sistema, il comportamento in caso di guasto, il coordinamento delle protezioni, la risposta dei convertitori, la logica di commutazione e gli schemi di protezione attiva. ETAP consente ai team di modellare e validare i sistemi a 800 VDC nelle reali condizioni operative, aiutandoli a passare da ipotesi conservative a decisioni più accurate sulla sicurezza e sull’operatività, basate sulla fisica e supportate dall’AI” , ha dichiarato Tanuj Khandelwal, CEO di ETAP.
Il lavoro conferma l’impegno dell’azienda nel supportare la transizione verso architetture di alimentazione a 800 VDC, fondamentali per i rack ad alta densità dei data center dedicati all’AI. Schneider Electric ha inoltre condotto test approfonditi sulle funzionalità di live swap, con l’obiettivo di garantire operazioni di manutenzione più sicure anche durante la sostituzione dell’alimentazione.
I risultati sono ora disponibili nel white paper intitolato “DC Arc Flash Analysis: A Practical Study on 800 VDC in Data Centers”.
Dal data center al sistema energetico
L’aumento della densità di potenza dei data center porta anche a considerare la gestione del calore prodotto dai sistemi per l’AI. Come dimostrato da alcuni recenti progetti, il calore di scarto può infatti essere recuperato e utilizzato nelle reti di teleriscaldamento, riducendo la quota di energia dispersa. Il recupero termico diventa così un ulteriore elemento da considerare nella progettazione delle infrastrutture, insieme agli aspetti di efficienza energetica e sicurezza.
