مایکروسافت حول أول تجربة واسعة النطاق في العالم باستخدام خلايا وقود الهيدروجين لتشغيل الخوادم في مركز البيانات.
تم تنفيذ أعمال التركيب بقدرة 250 كيلووات من قبل الشركة . وفي المستقبل، ستحل منشأة مماثلة بقدرة 3 ميجاوات محل مولدات الديزل التقليدية، والتي تستخدم حاليًا كمصدر طاقة احتياطي في مراكز البيانات.
ويعتبر الهيدروجين وقوداً صديقاً للبيئة لأن احتراقه ينتج الماء فقط.
قامت Microsoft بتعيين مهمة .
كما هو الحال في مراكز البيانات الأخرى، تستخدم مراكز بيانات Azure مولدات الديزل كمصادر طاقة احتياطية عند انقطاع الكهرباء على طول القناة الرئيسية. تكون هذه المعدات خاملة بنسبة 99% من الوقت، لكن مركز البيانات يحافظ عليها في حالة عمل جيدة بحيث تعمل بسلاسة في حالة حدوث أعطال نادرة. من الناحية العملية، في Microsoft، يخضعون فقط لفحوصات الأداء الشهرية واختبار التحميل السنوي، عندما يتم تسليم التحميل منهم فعليًا إلى الخوادم. انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي لا يحدث كل عام.
ومع ذلك، فقد حسب خبراء مايكروسوفت أن أحدث الموديلات من خلايا وقود الهيدروجين هي بالفعل أكثر فعالية من حيث التكلفة من مولدات الديزل.
بالإضافة إلى ذلك، يستخدم مزود الطاقة الاحتياطية (UPS) الآن بطاريات توفر الطاقة في فترة زمنية قصيرة (30 ثانية إلى 10 دقائق) بين انقطاع التيار الكهربائي وتشغيل مولدات الديزل. هذا الأخير قادر على العمل بشكل مستمر حتى نفاد البنزين.
تحل خلية وقود الهيدروجين محل UPS ومولد الديزل. وتتكون من صهاريج تخزين الهيدروجين ووحدة التحليل الكهربائي، التي تقسم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين. إليك ما يبدو عليه نموذج Power Innovations بقدرة 250 كيلووات في الواقع:
يتم توصيل التثبيت ببساطة بالشبكة الكهربائية الموجودة - ولا يتطلب إمداد الوقود من الخارج، مثل مولد الديزل. ويمكن دمجها مع الألواح الشمسية أو مزارع الرياح، والتي سوف تولد ما يكفي من الهيدروجين لملء الخزانات. وبالتالي، يتم استخدام الهيدروجين كبطارية كيميائية لمحطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
في عام 2018، أجرى باحثون من المختبر الوطني للطاقة المتجددة في كولورادو (الولايات المتحدة الأمريكية) أول تجربة ناجحة لتشغيل رف الخادم من خلايا الوقود باستخدام PEM (غشاء تبادل البروتون)، أي على .
PEM هي تقنية جديدة نسبيًا لإنتاج الهيدروجين. الآن تحل هذه التركيبات محل التحليل الكهربائي القلوي التقليدي تدريجيًا. قلب النظام هو خلية التحليل الكهربائي. لديها قطبين كهربائيين، الكاثود والأنود. يوجد بينهما إلكتروليت صلب، وهو عبارة عن غشاء تبادل بروتون مصنوع من بوليمر عالي التقنية.
ومن الناحية التكنولوجية، تتدفق البروتونات بشكل ثابت داخل الغشاء، بينما تتحرك الإلكترونات عبر القناة الخارجية. يتدفق الماء منزوع الأيونات إلى القطب الموجب، حيث ينقسم إلى بروتونات وإلكترونات وغاز الأكسجين. تمر البروتونات عبر الغشاء، بينما تتحرك الإلكترونات عبر دائرة كهربائية خارجية. عند الكاثود، تتحد البروتونات والإلكترونات لتكوين غاز الهيدروجين (H2).
هذه طريقة عالية الأداء وموثوقة وفعالة من حيث التكلفة لإنتاج الهيدروجين مباشرة عند نقطة الاستهلاك. وبعد ذلك، عندما يتحد الهيدروجين والأكسجين، يتكون بخار الماء وتولد الكهرباء.
في سبتمبر 2019، بدأت شركة Power Innovations في تجربة خلية وقود بقدرة 250 كيلووات تعمل على تشغيل 10 رفوف خوادم كاملة. وفي ديسمبر، اجتاز النظام اختبار الموثوقية لمدة 24 ساعة، وفي يونيو 2020 - اختبار لمدة 48 ساعة.
خلال التجربة الأخيرة، عملت أربع خلايا وقود من هذا القبيل في الوضع التلقائي. :
- 48 ساعة من التشغيل المتواصل
- توليد 10 كيلوواط ساعة من الكهرباء
- تم استخدام 814 كجم من الهيدروجين
- إنتاج 7000 لتر من المياه
وتخطط الشركة الآن لاستخدام نفس التقنية لبناء خلية وقود بقدرة 3 ميجاوات. والآن ستكون قابلة للمقارنة تمامًا من حيث الطاقة مع مولدات الديزل المثبتة في مراكز بيانات Azure.
تعمل منظمة دولية على الترويج للهيدروجين كوقود ، الذي يجمع مصنعي المعدات وشركات النقل وكبار العملاء - قامت Microsoft بالفعل بتعيين ممثل في هذا المجلس. ومن حيث المبدأ، فإن جميع تقنيات إنتاج الهيدروجين وتوليد الكهرباء متاحة بالفعل. مهمة المنظمة هي توسيع نطاقها. لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به هنا.
يرى الخبراء مستقبلًا عظيمًا لخلايا الوقود من نوع PEM. وعلى مدى العامين الماضيين، انخفضت تكلفتها بنحو أربع مرات. إنها تكمل بشكل مثالي محطات الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح، حيث تقوم بتجميع الطاقة خلال فترات التوليد القصوى - وإطلاقها في الشبكة في أوقات ذروة الحمل.
مرة أخرى، يمكن استخدامها للوساطة في تبادل الطاقة، حيث يقوم النظام بشراء الطاقة خلال فترات الحد الأدنى أو حتى - ويتخلى عنها في لحظات ذات قيمة قصوى. يمكن أن تعمل أنظمة الوساطة هذه تلقائيًا، مثل روبوتات التداول.
كإعلان
لا تعمل مصادر الطاقة الاحتياطية لمراكز البيانات لدينا بالهيدروجين، ولكن موثوقيتها ممتازة! ملكنا خوادم ملحمية - هذه قوية والتي تستخدم معالجات حديثة من شركة AMD.
حول كيفية بناء مجموعة لهذه الخدمة في على هبر.
المصدر: www.habr.com