Microsoft аб першым у свеце буйнамаштабным эксперыменце па выкарыстанні вадародных паліўных ячэек для энергасілкавання сервераў у дата-цэнтры.
Устаноўку 250 кВт зрабіла кампанія . У будучыні падобная 3-мегаватная ўстаноўка заменіць традыцыйныя дызель-генератары, якія зараз выкарыстоўваюцца як рэзервовая крыніца харчавання ў ЦАД.
Вадарод разглядаецца як па-экалагічнаму чыстае паліва, таму што ў выніку яго згарання ўтворыцца толькі вада.
Microsoft паставіла задачу .
Як і ў іншых ЦАД, у дата-цэнтры Azure дызель-генератары выкарыстоўваюцца ў якасці рэзервовых крыніц харчавання, калі знікае электрычнасць па асноўным канале. Гэтае абсталяванне прастойвае 99% часу, але ўсё роўна ЦАД падтрымлівае яго ў працоўным стане, каб яно бесперабойна працавала ў выпадку рэдкіх збояў. На практыцы ў той жа Microsoft яны праходзяць толькі штомесячную праверку працаздольнасці і штогадовае нагрузачнае тэставанне, калі нагрузка з іх рэальна пастаўляецца на серверы. Збоі асноўнага харчавання адбываюцца не кожны год.
Аднак адмыслоўцы Microsoft падлічылі, што апошнія мадэлі паліўных вочак на вадародзе ўжо эканамічна выгодней, чым дызель-генератары.
Акрамя таго, зараз для рэзервовага харчавання (UPS) выкарыстоўваюцца батарэі, якія даюць магутнасць у невялікі інтэрвал (ад 30 секунд да 10 хвілін) паміж адключэннем сеткі і ўзняццем дызель-генератараў. Апошнія здольныя працаваць бесперапынна, пакуль не скончыцца бензін.
Паліўнае вочка на вадародзе замяняе і UPS, і дызель-генератар. Яна складаецца з цыстэрнаў захоўвання вадароду і ўстаноўкі электролізу, якая расшчапляе малекулы вады на вадарод і кісларод. Вось як выглядае ў рэальнасці мадэль Power Innovations на 250 квт:
Устаноўка проста падключаецца да існуючай электрычнай сеткі і не патрабуе падвозу паліва звонку, як дызель-генератар. Яе можна інтэграваць з сонечнымі панэлямі ці ветранымі станцыямі, што дазволіць згенераваць дастаткова вадароду для напаўнення цыстэрнаў. Такім чынам, вадарод выкарыстоўваецца як хімічны акумулятар электраэнергіі для сонечных і ветравых станцый.
У 2018 годзе даследнікі з Нацыянальнай лабараторыі па аднаўляльнай энергіі ў Каларада (ЗША) правялі першы паспяховы эксперымент па запытванні стойкі сервераў ад паліўных ячэек на PEM (proton exchange membrane), гэта значыць на .
PEM - гэта параўнальна новая тэхналогія атрымання вадароду. Цяпер такія ўстаноўкі паступова выцясняюць традыцыйны шчолачны электроліз. Сэрцам сістэмы з'яўляецца электролізнае вочка. У ёй ёсць два электроды, катод і анод. Паміж імі размешчаны цвёрды электраліт, гэта і ёсць протанаабменная мембрана з высокатэхналагічнага палімера.
Тэхналагічна пратоны стабільна працякаюць усярэдзіне мембран, тады як электроны рухаюцца па вонкавым канале. На анод паступае дэіянізаваная вада, дзе расшчапляецца на пратоны, электроны і газападобны кісларод. Пратоны праходзяць праз мембрану, а як электроны рухаюцца праз вонкавы электрычны ланцуг. На катодзе пратоны і электроны ўз'ядноўваюцца, утвараючы газападобны вадарод (H2).
Гэта выключна высокапрадукцыйны, надзейны, эканамічна эфектыўны спосаб атрымання вадароду непасрэдна на месцы яго спажывання. Затым пры злучэнні вадароду і кіслароду ўтвараюцца пары вады і генеруецца электрычнасць.
У верасні 2019 года кампанія Power Innovations пачала эксперыментаваць з 250-кілаватным паліўным вочкам, якая забяспечвае энергіяй 10 поўных серверных стоек. У снежні сістэма прайшла 24-гадзінны тэст надзейнасці, а ў чэрвені 2020 года - 48-гадзінны.
Падчас апошняга эксперыменту ў аўтаматычным рэжыме працавалі чатыры такія паліўныя вочкі. :
- 48 гадзін бесперапыннай працы
- Згенеравана 10 кВт · ч электрычнасці
- Выкарыстана 814 кг вадароду.
- Выраблена 7000 л вады
Цяпер кампанія плануе па той жа тэхналогіі сканструяваць паліўнае вочка на 3 мегавата. Вось ужо яна па магутнасці будзе цалкам адпавядаць дызель-генератарам, усталяваным у дата-цэнтрах Azure.
Прасоўваннем вадароду ў якасці паліва займаецца міжнародная арганізацыя , Якая аб'ядноўвае вытворцаў абсталявання, транспартныя кампаніі і буйных кліентаў – Microsoft ужо прызначыла свайго прадстаўніка ў гэтай радзе. У прынцыпе, усе тэхналогіі для вытворчасці вадароду і выпрацоўкі электраэнергіі ўжо даступны. Задача арганізацыі - маштабаваць іх. Тут яшчэ шмат працы.
Спецыялісты бачаць вялікую будучыню за паліўным вочкамі тыпу PEM. За два апошнія гады іх кошт знізіўся прыкладна ў чатыры разы. Яны выдатна дапаўняюць фотаэлектрычныя і ветраныя станцыі, назапашваючы энергію ў перыяды максімальнай генерацыі – і аддаючы яе ў сетку ў моманты пікавай нагрузкі.
Зноў жа, іх можна выкарыстоўваць для брокерыджу на энергетычнай біржы, калі сістэма закупляе энергію ў перыяды мінімальных ці нават - І аддае яе ў моманты максімальнага кошту. Такія брокерныя сістэмы могуць працаваць аўтаматычна, як гандлёвыя боты.
На правах рэкламы
Рэзервовыя крыніцы харчавання нашых дата-цэнтраў працуюць хоць і не на вадародзе, але надзейнасць на вышыні! Нашы эпічныя серверы - гэта магутныя , Якія выкарыстоўваюць сучасныя працэсары ад AMD.
Аб тым, як мы будавалі кластар для дадзенай паслугі ў на Хабры.
Крыніца: habr.com