Microsoft sobre el primer experimento a gran escala en el mundo utilizando celdas de combustible de hidrógeno para alimentar servidores en un centro de datos.
La instalación de 250 kW fue realizada por la empresa . En el futuro, una instalación de 3 megavatios reemplazará a los generadores diésel tradicionales que actualmente se utilizan como fuente de energía de respaldo en los centros de datos.
El hidrógeno se considera un combustible ecológico, ya que su combustión produce únicamente agua.
Microsoft se ha propuesto .
Al igual que en otros centros de datos, en los centros de datos de Azure, los generadores diésel se utilizan como fuentes de energía de respaldo cuando se interrumpe la electricidad del canal principal. Este equipo permanece inactivo el 99% del tiempo, pero los centros de datos mantienen su operatividad para que funcione sin problemas en caso de fallas raras. En la práctica, en el caso de Microsoft, estos equipos solo pasan una verificación mensual de funcionamiento y una prueba de carga anual, cuando realmente se suministra carga a los servidores. Las fallas en la alimentación principal no ocurren cada año.
Sin embargo, los especialistas de Microsoft han calculado que los últimos modelos de celdas de combustible de hidrógeno ya son económicamente más viables que los generadores diésel.
Además, actualmente se utilizan baterías para el suministro de energía de respaldo (UPS), que ofrecen potencia durante un breve periodo de tiempo (desde 30 segundos hasta 10 minutos) entre la desconexión de la red y el arranque de los generadores diésel. Estos últimos pueden operar de forma continua hasta que se agote el combustible.
La celda de combustible de hidrógeno reemplaza tanto a la UPS como al generador diésel. Se compone de tanques de almacenamiento de hidrógeno y una instalación de electrólisis que descompone las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Así es como se ve en realidad el modelo Power Innovations de 250 kW:
La instalación simplemente se conecta a la red eléctrica existente y no requiere suministro de combustible externo, como un generador diésel. Puede integrarse con paneles solares o estaciones eólicas, lo que permitirá generar suficiente hidrógeno para llenar los tanques. De esta manera, el hidrógeno se utiliza como un acumulador químico de electricidad para las estaciones solares y eólicas.
En 2018, investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Colorado (EE.UU.) llevaron a cabo el primer experimento exitoso de alimentar una fila de servidores con pilas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM), es decir, con .
PEM es una tecnología relativamente nueva para la producción de hidrógeno. Actualmente, tales instalaciones están reemplazando gradualmente la electrólisis alcalina tradicional. El corazón del sistema es la celda de electrólisis. Tiene dos electrodos, cátodo y ánodo. Entre ellos se encuentra el electrolito sólido, que es la membrana de intercambio protónico hecha de un polímero de alta tecnología.
Tecnológicamente, los protones fluyen de manera estable dentro de la membrana, mientras que los electrones se mueven por un canal externo. Al ánodo se le suministra agua desionizada, que se descompone en protones, electrones y oxígeno gaseoso. Los protones atraviesan la membrana, mientras que los electrones se desplazan a través del circuito eléctrico externo. En el cátodo, los protones y electrones se recombinan, formando hidrógeno gaseoso (H2).
Este es un método extremadamente eficiente, confiable y rentable para producir hidrógeno directamente en el lugar de consumo. Luego, al combinar hidrógeno y oxígeno, se producen vapor de agua y se genera electricidad.
En septiembre de 2019, la empresa Power Innovations comenzó a experimentar con una pila de combustible de 250 kilovatios que alimenta 10 racks de servidores completos. En diciembre, el sistema se sometió a una prueba de confiabilidad de 24 horas, y en junio de 2020, a una de 48 horas.
Durante el último experimento, cuatro de estas pilas de combustible funcionaron de forma automática. :
- 48 horas de operación continua
- Se generaron 10,560 kWh de electricidad
- Se utilizaron 814 kg de hidrógeno
- Se produjeron 7000 l de agua
Ahora la empresa planea construir una pila de combustible de 3 megavatios utilizando la misma tecnología. De esta manera, tendrá una potencia completamente equivalente a los generadores diésel instalados en los centros de datos de Azure.
La promoción del hidrógeno como combustible está a cargo de una organización internacional , que reúne a fabricantes de equipos, empresas de transporte y grandes clientes — Microsoft ya ha nombrado a su representante en este consejo. En principio, todas las tecnologías para la producción de hidrógeno y generación de electricidad ya están disponibles. La tarea de la organización es escalarlas. Aquí aún hay mucho trabajo.
Los especialistas ven un gran futuro para las pilas de combustible tipo PEM. En los últimos dos años, su costo ha disminuido aproximadamente a una cuarta parte. Complementan perfectamente las estaciones fotovoltaicas y eólicas, acumulando energía en períodos de máxima generación y devolviéndola a la red en momentos de alta demanda.
Una vez más, se pueden utilizar para el corretaje en el mercado energético, cuando el sistema compra energía en períodos de precios mínimos o incluso y la devuelve en momentos de máximos costos. Estos sistemas de corretaje pueden operar automáticamente, como bots de trading.
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Fuente: habr.com
