Microsoft За първия в света мащабен експеримент с използването на водородни горивни клетки за захранване на сървъри в дата център.
Инсталацията от 250 кВт беше извършена от компанията . В бъдеще подобна 3-мегаватова инсталация ще замени традиционните дизел-генератори, които в момента се използват като резервен източник на енергия в ЦОД.
Водородът се разглежда като екологично чисто гориво, тъй като при изгарянето му се получава само вода.
Microsoft постави задачата .
Както в други ЦОД, в дата центровете Azure дизел-генераторите се използват като резервни източници на енергия, когато основният ток изчезне. Това оборудване не се използва 99% от времето, но все пак ЦОД го поддържа в работно състояние, за да работи безпроблемно при редки повреди. На практика, в случая с Microsoft, те преминават само през месечни проверки на работоспособността и годишно натоварно тестване, когато реализират натоварване от тях на сървърите. Повреди на основния ток не се случват всяка година.
Въпреки това, специалистите на Microsoft изчислиха, че последните модели водородни горивни клетки вече са икономически изгодни в сравнение с дизел-генераторите.
Освен това, в момента за резервно захранване (UPS) се използват батерии, които дават мощност за кратък интервал (от 30 секунди до 10 минути) между изключването на мрежата и задействането на дизел-генераторите. Последните могат да работят непрекъснато, докато не свърши бензинът.
Водородната горивна клетка замества и UPS, и дизел-генератора. Тя се състои от резервоари за съхранение на водород и инсталация за електролиза, която разлага молекулите на водата на водород и кислород. Ето как изглежда в реалността моделът на Power Innovations с 250 кВт:
Инсталацията просто се свързва с съществуващата електрическа мрежа - и не изисква доставка на гориво отвън, както дизел-генератора. Тя може да се интегрира със соларни панели или ветрови станции, което ще позволи генерирането на достатъчно водород за запълване на резервоарите. По този начин, водородът се използва като химически акумулатор на електрическа енергия за соларни и ветрови станции.
През 2018 г. изследователи от Националната лаборатория за възобновяема енергия в Колорадо (САЩ) проведоха успешен експеримент, в който захраниха сървърни стоики от горивни клетки на PEM (протонна обменна мембрана), тоест на .
PEM е сравнително нова технология за получаване на водород. В момента такива инсталации постепенно изместват традиционния алкален електролиз. Сърцето на системата е електролизна клетка. В нея има два електрода - катод и анод. Между тях е разположен твърд електролит, а именно протонната обменна мембрана от високотехнологичен полимер.
Технологично протоните стабилно преминават през мембраната, докато електроните се движат по външния канал. На анода постъпва деонизирана вода, която се разпада на протони, електрони и газообразен кислород. Протоните преминават през мембраната, докато електроните преминават през външната електрическа верига. На катода протоните и електроните се добавят, образувайки газообразен водород (H2).
Това е изключително високопроизводителен, надежден и икономически ефективен начин за получаване на водород директно на мястото на неговото потребление. След това, при свързването на водорода и кислорода, се образуват водни пари и се генерира електрическа енергия.
През септември 2019 г. компанията Power Innovations започна да експериментира с 250-киловатова горивна клетка, която захранва 10 пълни сървърни стоики. През декември системата премина 24-часов тест за надеждност, а през юни 2020 г. - 48-часов.
По време на последния експеримент автоматично работеха четири такива горивни клетки. :
- 48 часа непрекъснато работа
- Сгенерирано 10,560 кВт·ч електрическа енергия
- Използвани 814 кг водород
- Произведени 7000 л вода
Сега компанията планира да конструира горивна клетка с мощност 3 мегавата по същата технология. Тя вече ще отговаря напълно на дизеловите генератори, инсталирани в дата-центровете Azure.
С промоцията на водорода като гориво се занимава международна организация , която обединява производители на оборудване, транспортни компании и големи клиенти — Microsoft вече е назначила свой представител в този съвет. В принципе, всички технологии за производство на водород и генериране на електрическа енергия вече са налични. Задачата на организацията е да ги мащабира. Има още много работа.
Специалистите виждат голямо бъдеще за горивните клетки тип PEM. През последните две години тяхната цена намаля с около четири пъти. Те отлично допълват фотоелектрическите и ветровите станции, акумулирайки енергия в периоди на максимална генерация — и я отдавайки в мрежата в моменти на пикова натовареност.
Отново, те могат да се използват за брокеридж на енергийната борса, когато системата купува енергия в периоди на минимални или дори — и я отдава в моменти на максимална стойност. Такива брокерски системи могат да работят автоматично, като търговски ботове.
Реклама
Резервните източници на захранване на нашите дата центрове работят макар и не на водород, но надеждността е на висота! Нашите епични сървъри — са мощни , които използват съвременни процесори от AMD.
За това как изградихме клъстер за услугата в на Хабра.
Източник: habr.com
