Microsoft à propos de la première expérience à grande échelle au monde utilisant des piles à combustible à hydrogène pour alimenter des serveurs dans un centre de données.
L'installation de 250 kW a été réalisée par l'entreprise . À l’avenir, une installation similaire de 3 mégawatts remplacera les générateurs diesel traditionnels, actuellement utilisés comme source d’alimentation de secours dans les centres de données.
L’hydrogène est considéré comme un carburant respectueux de l’environnement car sa combustion ne produit que de l’eau.
Microsoft a défini une tâche .
Comme dans d’autres centres de données, les centres de données Azure utilisent des générateurs diesel comme sources d’alimentation de secours en cas de perte d’électricité le long du canal principal. Cet équipement est inactif 99 % du temps, mais le centre de données le maintient toujours en état de marche afin qu'il fonctionne sans problème en cas de rares pannes. En pratique, chez Microsoft, ils ne sont soumis qu'à des contrôles de performances mensuels et à des tests de charge annuels, lorsque leur charge est effectivement livrée aux serveurs. Les principales pannes de courant ne surviennent pas chaque année.
Cependant, les experts de Microsoft ont calculé que les derniers modèles de piles à combustible à hydrogène sont déjà plus rentables que les générateurs diesel.
De plus, l'alimentation électrique de secours (UPS) utilise désormais des batteries qui fournissent de l'énergie dans le court intervalle (30 secondes à 10 minutes) entre la panne de courant et le démarrage des générateurs diesel. Ces derniers sont capables de travailler en continu jusqu'à épuisement de l'essence.
La pile à combustible à hydrogène remplace à la fois l'onduleur et le générateur diesel. Il se compose de réservoirs de stockage d’hydrogène et d’une unité d’électrolyse qui divise les molécules d’eau en hydrogène et oxygène. Voici à quoi ressemble en réalité le modèle Power Innovations de 250 kW :
L'installation est simplement connectée au réseau électrique existant - et ne nécessite pas d'apport de carburant extérieur, comme un générateur diesel. Il peut être intégré à des panneaux solaires ou à des parcs éoliens, qui généreront suffisamment d’hydrogène pour remplir les réservoirs. Ainsi, l’hydrogène est utilisé comme batterie chimique pour les centrales solaires et éoliennes.
En 2018, des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory du Colorado (États-Unis) ont mené la première expérience réussie sur l'alimentation d'un rack de serveurs à partir de piles à combustible utilisant du PEM (membrane échangeuse de protons), c'est-à-dire sur .
Le PEM est une technologie relativement nouvelle pour produire de l’hydrogène. Aujourd'hui, de telles installations remplacent progressivement l'électrolyse alcaline traditionnelle. Le cœur du système est la cellule d’électrolyse. Il comporte deux électrodes, une cathode et une anode. Entre eux se trouve un électrolyte solide, il s'agit d'une membrane échangeuse de protons constituée d'un polymère de haute technologie.
Technologiquement, les protons circulent régulièrement à l’intérieur de la membrane, tandis que les électrons se déplacent à travers le canal externe. L'eau désionisée s'écoule vers l'anode, où elle est divisée en protons, électrons et oxygène gazeux. Les protons traversent la membrane tandis que les électrons se déplacent dans un circuit électrique externe. À la cathode, les protons et les électrons se réunissent pour former de l’hydrogène gazeux (H2).
Il s’agit d’un moyen exceptionnellement performant, fiable et rentable de produire de l’hydrogène directement au point de consommation. Ensuite, lorsque l’hydrogène et l’oxygène se combinent, de la vapeur d’eau se forme et de l’électricité est générée.
En septembre 2019, Power Innovations a commencé à expérimenter une pile à combustible de 250 kilowatts qui alimente 10 racks de serveurs complets. En décembre, le système a réussi un test de fiabilité de 24 heures et en juin 2020, un test de 48 heures.
Lors de la dernière expérience, quatre de ces piles à combustible fonctionnaient en mode automatique. :
- 48 heures de travail continu
- 10 560 kWh d'électricité produite
- 814 kg d'hydrogène consommés
- 7000 litres d'eau produits
L'entreprise envisage désormais d'utiliser la même technologie pour construire une pile à combustible de 3 mégawatts. Sa puissance sera désormais entièrement comparable à celle des générateurs diesel installés dans les centres de données Azure.
Une organisation internationale promeut l’hydrogène comme carburant , qui rassemble équipementiers, entreprises de transport et grands clients - Microsoft a déjà désigné un représentant à ce conseil. En principe, toutes les technologies de production d’hydrogène et d’électricité sont déjà disponibles. La tâche de l'organisation est de les faire évoluer. Il y a encore beaucoup de travail à faire ici.
Les experts voient un grand avenir pour les piles à combustible PEM. Au cours des deux dernières années, leur coût a été divisé par quatre environ. Ils complètent parfaitement les centrales photovoltaïques et éoliennes, accumulant de l'énergie pendant les périodes de production maximale et la restituant au réseau en période de pointe de charge.
Encore une fois, ils peuvent être utilisés pour le courtage sur la bourse de l'énergie, où le système achète de l'énergie pendant des périodes de minimum ou même – et le donne aux moments de valeur maximale. De tels systèmes de courtage peuvent fonctionner automatiquement, comme les robots de trading.
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Les alimentations de secours de nos datacenters ne fonctionnent pas à l’hydrogène, mais leur fiabilité est excellente ! Notre serveurs épiques - ils sont puissants , qui utilisent des processeurs modernes d'AMD.
À propos de la façon dont nous avons créé un cluster pour ce service dans sur Habr.
Source: habr.com