Microsoft über das weltweit erste groß angelegte Experiment, bei dem Wasserstoff-Brennstoffzellen zur Stromversorgung von Servern in einem Rechenzentrum eingesetzt werden.
Die 250-kW-Installation wurde vom Unternehmen durchgeführt . Eine ähnliche 3-Megawatt-Anlage wird künftig herkömmliche Dieselgeneratoren ersetzen, die derzeit als Notstromquelle in Rechenzentren eingesetzt werden.
Wasserstoff gilt als umweltfreundlicher Kraftstoff, da bei seiner Verbrennung ausschließlich Wasser entsteht.
Microsoft hat eine Aufgabe gestellt .
Wie in anderen Rechenzentren nutzen Azure-Rechenzentren Dieselgeneratoren als Notstromquelle, wenn die Hauptstromversorgung ausfällt. Diese Geräte sind 99 % der Zeit im Leerlauf, werden aber vom Rechenzentrum dennoch funktionsfähig gehalten, sodass sie auch bei seltenen Ausfällen reibungslos funktionieren. In der Praxis werden sie bei Microsoft nur dann monatlichen Leistungsprüfungen und jährlichen Belastungstests unterzogen, wenn die Last von ihnen tatsächlich an die Server geliefert wird. Ausfälle der Hauptstromversorgung kommen nicht jedes Jahr vor.
Microsoft-Experten haben jedoch berechnet, dass die neuesten Modelle von Wasserstoff-Brennstoffzellen bereits kostengünstiger sind als Dieselgeneratoren.
Darüber hinaus verwendet die Notstromversorgung (USV) jetzt Batterien, die in der kurzen Zeitspanne (30 Sekunden bis 10 Minuten) zwischen dem Stromausfall und dem Hochfahren der Dieselgeneratoren Strom liefern. Letztere können kontinuierlich arbeiten, bis das Benzin ausgeht.
Die Wasserstoff-Brennstoffzelle ersetzt sowohl die USV als auch den Dieselgenerator. Es besteht aus Wasserstoffspeichertanks und einer Elektrolyseeinheit, die Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff spaltet. So sieht das 250-kW-Power-Innovations-Modell in der Realität aus:
Die Anlage wird einfach an das bestehende Stromnetz angeschlossen – und benötigt keine Kraftstoffzufuhr von außen, wie ein Dieselgenerator. Es kann in Solarpaneele oder Windparks integriert werden, die genug Wasserstoff erzeugen, um Tanks zu füllen. So wird Wasserstoff als chemische Batterie für Solar- und Windkraftanlagen eingesetzt.
Im Jahr 2018 führten Forscher des National Renewable Energy Laboratory in Colorado (USA) das erste erfolgreiche Experiment zur Stromversorgung eines Server-Racks aus Brennstoffzellen mithilfe einer PEM (Protonenaustauschmembran) durch .
PEM ist eine relativ neue Technologie zur Herstellung von Wasserstoff. Mittlerweile ersetzen solche Anlagen nach und nach die traditionelle alkalische Elektrolyse. Das Herzstück der Anlage ist die Elektrolysezelle. Es verfügt über zwei Elektroden, eine Kathode und eine Anode. Dazwischen befindet sich ein Festelektrolyt, das ist eine Protonenaustauschmembran aus einem Hightech-Polymer.
Technologisch gesehen fließen Protonen stetig innerhalb der Membran, während sich Elektronen durch den äußeren Kanal bewegen. Entionisiertes Wasser fließt zur Anode, wo es in Protonen, Elektronen und Sauerstoffgas aufgespalten wird. Protonen passieren die Membran, während Elektronen sich durch einen externen Stromkreis bewegen. An der Kathode vereinigen sich Protonen und Elektronen wieder zu Wasserstoffgas (H2).
Dies ist eine äußerst leistungsstarke, zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit, Wasserstoff direkt am Verbrauchsort zu erzeugen. Wenn sich dann Wasserstoff und Sauerstoff verbinden, entsteht Wasserdampf und Strom wird erzeugt.
Im September 2019 begann Power Innovations mit dem Experimentieren mit einer 250-Kilowatt-Brennstoffzelle, die zehn komplette Server-Racks mit Strom versorgt. Im Dezember bestand das System einen 10-Stunden-Zuverlässigkeitstest und im Juni 24 einen 2020-Stunden-Test.
Beim letzten Experiment arbeiteten vier solcher Brennstoffzellen im Automatikmodus. :
- 48 Stunden Dauerbetrieb
- 10 kWh Strom erzeugt
- 814 kg Wasserstoff verbraucht
- 7000 Liter Wasser produziert
Nun plant das Unternehmen, mit der gleichen Technologie eine 3-Megawatt-Brennstoffzelle zu bauen. Jetzt wird die Leistung vollständig mit Dieselgeneratoren vergleichbar sein, die in Azure-Rechenzentren installiert sind.
Eine internationale Organisation fördert Wasserstoff als Kraftstoff , der Gerätehersteller, Transportunternehmen und Großkunden zusammenbringt – Microsoft hat bereits einen Vertreter in diesen Rat berufen. Grundsätzlich sind alle Technologien zur Wasserstoffproduktion und Stromerzeugung bereits verfügbar. Die Aufgabe der Organisation besteht darin, sie zu skalieren. Hier gibt es noch viel zu tun.
Experten sehen eine große Zukunft für Brennstoffzellen vom PEM-Typ. In den letzten zwei Jahren sind ihre Kosten um etwa das Vierfache gesunken. Sie ergänzen Photovoltaik- und Windkraftanlagen perfekt, indem sie in Zeiten maximaler Erzeugung Energie speichern und in Spitzenlastzeiten an das Netz abgeben.
Auch hier können sie zur Vermittlung an der Energiebörse genutzt werden, wo das System in Zeiten minimaler oder sogar geringerer Energiemengen Energie kauft – und verschenkt es in Momenten von höchstem Wert. Solche Brokerage-Systeme können wie Trading-Bots automatisch arbeiten.
Über die Rechte der Werbung
Die Notstromversorgungen unserer Rechenzentren werden zwar nicht mit Wasserstoff betrieben, ihre Zuverlässigkeit ist aber hervorragend! Unser epische Server - diese sind mächtig , die moderne Prozessoren von AMD verwenden.
Darüber, wie wir einen Cluster für diesen Dienst aufgebaut haben auf Habr.
Source: habr.com
