Microsoft sul primo grande esperimento al mondo sull'uso delle celle a combustibile a idrogeno per alimentare i server in un data center.
L'installazione da 250 kW è stata realizzata da . In futuro, un impianto da 3 megawatt simile sostituirà i tradizionali generatori diesel attualmente utilizzati come fonte di alimentazione di emergenza nei data center.
L'idrogeno è considerato un carburante ecologico, poiché la sua combustione produce solo acqua.
Microsoft ha fissato l'obiettivo di .
Come in altri data center, nei data center Azure i generatori diesel vengono utilizzati come fonti di alimentazione di emergenza quando viene a mancare l'elettricità dalla rete principale. Questo equipaggiamento rimane inattivo per il 99% del tempo, ma il data center continua a mantenerlo in buone condizioni affinché funzioni senza interruzioni in caso di rari guasti. Nella pratica, Microsoft esegue solo un controllo mensile di operatività e un test di carico annuale, durante il quale la carica viene effettivamente erogata ai server. Le interruzioni dell'alimentazione principale non avvengono ogni anno.
Tuttavia, gli esperti della Microsoft hanno calcolato che i modelli più recenti di celle a combustibile a idrogeno sono già più vantaggiosi economicamente rispetto ai generatori diesel.
Inoltre, attualmente vengono utilizzate batterie per l'alimentazione di emergenza (UPS) che forniscono energia per un breve intervallo (da 30 secondi a 10 minuti) tra il blackout della rete e l'avviamento dei generatori diesel. Questi ultimi possono funzionare continuamente fino all'esaurimento del carburante.
La cella a combustibile a idrogeno sostituisce sia l'UPS che il generatore diesel. Essa è composta da serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno e da un impianto di elettrolisi che scinde le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno. Ecco come appare in realtà il modello Power Innovations da 250 kW:
L'installazione si collega semplicemente alla rete elettrica esistente e non richiede la fornitura di carburante dall'esterno, come un generatore diesel. Può essere integrata con pannelli solari o centrali eoliche, il che consente di generare abbastanza idrogeno per riempire i serbatoi. In questo modo, l'idrogeno viene utilizzato come accumulatore chimico di energia elettrica per le stazioni solari ed eoliche.
Nel 2018, i ricercatori del Laboratorio Nazionale per le Energie Rinnovabili del Colorado (USA) hanno condotto il primo esperimento riuscito per alimentare un rack di server con celle a combustibile a PEM (membrana a scambio protonico), ovvero con .
PEM è una tecnologia relativamente nuova per la produzione di idrogeno. Attualmente, questi impianti stanno gradualmente sostituendo l'elettrolisi alcalina tradizionale. Il cuore del sistema è la cella elettrolitica, che comprende due elettrodi, catodo e anodo. Tra di loro si trova un elettrolita solido, che è la membrana a scambio protonico realizzata in polimero ad alta tecnologia.
Tecnologicamente, i protoni fluiscono stabilmente all'interno della membrana, mentre gli elettroni si muovono attraverso un circuito esterno. All'anodo arriva acqua deionizzata, che viene scissa in protoni, elettroni e ossigeno gassoso. I protoni attraversano la membrana, mentre gli elettroni scorrono attraverso il circuito elettrico esterno. Al catodo, protoni ed elettroni si ricompongono, formando idrogeno gassoso (H2).
Questo è un metodo estremamente ad alte prestazioni, affidabile ed economicamente efficace per produrre idrogeno direttamente sul posto di utilizzo. Successivamente, combinando idrogeno e ossigeno, si generano vapore acqueo ed elettricità.
Nel settembre 2019, Power Innovations ha iniziato a sperimentare con una cella a combustibile da 250 kW, che alimenta 10 rack di server completi. Nel dicembre, il sistema ha superato un test di affidabilità di 24 ore, e nel giugno 2020 ha sostenuto un test di 48 ore.
Durante l'ultimo esperimento, quattro di queste celle a combustibile hanno operato in modo automatico. :
- 48 ore di funzionamento continuo
- Generati 10.560 kWh di elettricità
- Utilizzati 814 kg di idrogeno
- Prodotti 7000 l di acqua
Ora l'azienda pianifica di costruire una cella a combustibile da 3 megawatt con la stessa tecnologia. Questa avrà una potenza pari a quella dei generatori diesel installati nei data center Azure.
La promozione dell'idrogeno come carburante è gestita da un'organizzazione internazionale , che riunisce produttori di attrezzature, compagnie di trasporto e grandi clienti — Microsoft ha già designato un proprio rappresentante in questo consiglio. Fondamentalmente, tutte le tecnologie per la produzione di idrogeno e la generazione di energia sono già disponibili. Il compito dell'organizzazione è scalarle. C'è ancora molto lavoro da fare.
Gli esperti vedono un grande futuro per le celle a combustibile di tipo PEM. Negli ultimi due anni, il loro costo è diminuito di circa quattro volte. Esse integrano ottimamente impianti fotovoltaici e eolici, accumulando energia nei periodi di massima generazione e restituendola alla rete nei momenti di picco.
Ancora una volta, possono essere utilizzate per operazioni di intermediazione sulla borsa dell'energia, quando il sistema acquista energia in periodi di prezzi minimi o addirittura — e la restituisce nei momenti di massima espressione del valore. Tali sistemi di intermediazione possono funzionare automaticamente, come bot di trading.
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Fonte: habr.com
