Microsoft sul primo esperimento su larga scala al mondo che utilizza celle a combustibile a idrogeno per alimentare i server in un data center.
L'impianto da 250 kW è stato realizzato dall'azienda . In futuro, un impianto simile da 3 megawatt sostituirà i tradizionali generatori diesel, attualmente utilizzati come fonte di energia di riserva nei data center.
L’idrogeno è considerato un combustibile ecologico perché dalla sua combustione si produce solo acqua.
Microsoft ha fissato un compito .
Come in altri data center, i data center di Azure utilizzano generatori diesel come fonti di alimentazione di backup quando si interrompe l'alimentazione principale. Questa apparecchiatura è inattiva per il 99% del tempo, ma il data center la mantiene comunque funzionante in modo che funzioni senza problemi in caso di rari guasti. In pratica, in Microsoft, vengono sottoposti solo a controlli mensili delle prestazioni e test di carico annuali, quando il carico da loro viene effettivamente consegnato ai server. Le interruzioni dell'alimentazione principale non si verificano ogni anno.
Tuttavia, gli esperti Microsoft hanno calcolato che gli ultimi modelli di celle a combustibile a idrogeno sono già più convenienti dei generatori diesel.
Inoltre, l'alimentazione di backup (UPS) ora utilizza batterie che forniscono energia nel breve intervallo (da 30 secondi a 10 minuti) tra l'interruzione di corrente e il ripristino dei generatori diesel. Questi ultimi sono in grado di funzionare ininterrottamente fino all'esaurimento della benzina.
La cella a combustibile a idrogeno sostituisce sia l'UPS che il generatore diesel. È costituito da serbatoi di stoccaggio dell’idrogeno e da un’unità di elettrolisi, che divide le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno. Ecco come appare nella realtà il modello Power Innovations da 250 kW:
L'impianto si collega semplicemente alla rete elettrica esistente e non richiede l'approvvigionamento di carburante dall'esterno, come un generatore diesel. Può essere integrato con pannelli solari o parchi eolici, che genereranno abbastanza idrogeno per riempire i serbatoi. Pertanto, l’idrogeno viene utilizzato come batteria chimica per gli impianti solari ed eolici.
Nel 2018, i ricercatori del National Renewable Energy Laboratory del Colorado (USA) hanno condotto il primo esperimento di successo sull'alimentazione di un server rack da celle a combustibile utilizzando PEM (membrana a scambio protonico), ovvero su .
La PEM è una tecnologia relativamente nuova per la produzione di idrogeno. Ora tali installazioni stanno gradualmente sostituendo la tradizionale elettrolisi alcalina. Il cuore del sistema è la cella di elettrolisi. Ha due elettrodi, un catodo e un anodo. Tra di loro c'è un elettrolita solido, questa è una membrana a scambio protonico realizzata in un polimero ad alta tecnologia.
Tecnologicamente i protoni fluiscono costantemente all'interno della membrana, mentre gli elettroni si muovono attraverso il canale esterno. L'acqua deionizzata scorre verso l'anodo, dove viene divisa in protoni, elettroni e ossigeno gassoso. I protoni passano attraverso la membrana, mentre gli elettroni si muovono attraverso un circuito elettrico esterno. Al catodo, protoni ed elettroni si riuniscono per formare idrogeno gassoso (H2).
Si tratta di un modo eccezionalmente performante, affidabile ed economico per produrre idrogeno direttamente nel punto di consumo. Quindi, quando l’idrogeno e l’ossigeno si combinano, si forma vapore acqueo e viene generata elettricità.
Nel settembre 2019, Power Innovations ha iniziato a sperimentare una cella a combustibile da 250 kilowatt che alimenta 10 rack di server completi. A dicembre, il sistema ha superato un test di affidabilità di 24 ore e a giugno 2020 un test di 48 ore.
Durante l'ultimo esperimento, quattro di queste celle a combustibile hanno funzionato in modalità automatica. :
- 48 ore di funzionamento continuo
- 10 kWh di energia elettrica generata
- 814 kg di idrogeno utilizzati
- 7000 litri di acqua prodotta
Ora l’azienda prevede di utilizzare la stessa tecnologia per costruire una cella a combustibile da 3 megawatt. Ora sarà completamente paragonabile in termini di potenza ai generatori diesel installati nei data center di Azure.
Un’organizzazione internazionale sta promuovendo l’idrogeno come combustibile , che riunisce produttori di apparecchiature, aziende di trasporto e grandi clienti: Microsoft ha già nominato un rappresentante in questo consiglio. In linea di principio, tutte le tecnologie per la produzione di idrogeno e di elettricità sono già disponibili. Il compito dell'organizzazione è ridimensionarli. C'è ancora molto lavoro da fare qui.
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. Si integrano perfettamente con le centrali fotovoltaiche ed eoliche, accumulando energia durante i periodi di massima generazione e rilasciandola nella rete nei momenti di picco di carico.
Anche in questo caso possono essere utilizzati per l'intermediazione sulla borsa energetica, dove il sistema acquista energia nei periodi di minimo o addirittura pari – e lo regala nei momenti di massimo valore. Tali sistemi di intermediazione possono funzionare automaticamente, come i robot di trading.
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Fonte: habr.com