Microsoft sul primo esperimento su larga scala al mondo per l'uso di celle a combustibile a idrogeno per alimentare i server in un data center.
L'installazione da 250 kW è stata realizzata dall'azienda . In futuro, un'impianto da 3 megawatt sostituirà i tradizionali generatori diesel, attualmente utilizzati come fonte di alimentazione di riserva nei data center.
L'idrogeno è considerato un combustibile ecologico perché, come prodotto della sua combustione, si genera solamente acqua.
Microsoft ha stabilito l'obiettivo di .
Come in altri data center, nei data center Azure i generatori diesel vengono utilizzati come fonti di alimentazione di riserva quando la corrente principale viene meno. Questi dispositivi rimangono inattivi il 99% del tempo, ma il data center continua a mantenerli in uno stato operativo affinché funzionino senza problemi in caso di rari guasti. Nella pratica, anche Microsoft li sottopone solo a un controllo mensile di funzionalità e a test di carico annuali, nel quale viene realmente fornita energia ai server. I guasti di alimentazione principale non si verificano ogni anno.
Tuttavia, gli esperti di Microsoft hanno calcolato che gli ultimi modelli di celle a combustibile a idrogeno sono già più economici rispetto ai generatori diesel.
Inoltre, attualmente vengono utilizzate batterie per l'alimentazione di riserva (UPS), che forniscono energia per un breve intervallo (da 30 secondi a 10 minuti) tra l'interruzione della rete e l'avviamento dei generatori diesel. Questi ultimi possono funzionare ininterrottamente finché c'è carburante.
Una cella a combustibile a idrogeno sostituisce sia l'UPS che il generatore diesel. Essa è composta da serbatoi per lo stoccaggio dell'idrogeno e da un'installazione 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 forniture di carburante esterne, come il generatore diesel. Può essere integrata con pannelli solari o impianti eolici, consentendo così 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 delle Energie Rinnovabili in Colorado (USA) hanno condotto il primo esperimento riuscito di alimentazione di un rack di server con celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM), cioè con .
Il PEM è una tecnologia relativamente nuova per la produzione di idrogeno. Attualmente, queste installazioni stanno gradualmente sostituendo l'elettrolisi alcalina tradizionale. Il cuore del sistema è la cella elettrolitica. Essa contiene due elettrodi, un catodo e un anodo. Tra di essi si trova un elettrolita solido, che è la membrana a scambio protonico realizzata in un polimero ad alta tecnologia.
Tecnicamente, i protoni fluiscono in modo stabile all'interno della membrana, mentre gli elettroni si muovono attraverso un canale esterno. All'anodo arriva acqua deionizzata, che si scinde in protoni, elettroni e ossigeno gassoso. I protoni attraversano la membrana, mentre gli elettroni viaggiano attraverso un 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 efficiente per produrre idrogeno direttamente sul luogo di consumo. Successivamente, unendo 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. A dicembre, il sistema ha superato un test di affidabilità di 24 ore, e a giugno 2020, uno di 48 ore.
Durante l'ultimo esperimento, quattro di queste celle a combustibile hanno funzionato in modalità automatica. :
- 48 ore di funzionamento continuo
- Generati 10.560 kWh di elettricità
- Utilizzati 814 kg di idrogeno
- Prodotti 7000 litri d'acqua
Ora, l'azienda prevede di progettare una cella a combustibile da 3 megawatt utilizzando la stessa tecnologia. Questo già corrisponderà completamente alla potenza dei generatori diesel installati nei data center Azure.
La promozione dell'idrogeno come carburante è gestita da un'organizzazione internazionale , che unisce produttori di attrezzature, compagnie di trasporto e grandi clienti — Microsoft ha già nominato il proprio rappresentante in questo consiglio. In linea di principio, tutte le tecnologie per la produzione di idrogeno e la generazione di energia elettrica sono già disponibili. L'obiettivo dell'organizzazione è scalare queste tecnologie. 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 perfettamente impianti fotovoltaici e eolici, accumulando energia durante i periodi di massima generazione — e restituendola alla rete nei momenti di picco.
Ancora, possono essere utilizzate per il brokeraggio sul mercato energetico, quando il sistema acquista energia durante i periodi di prezzi minimi o addirittura — e la restituisce nei momenti di massima valore. Questi sistemi di brokeraggio possono operare automaticamente, come bot di trading.
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Su come abbiamo costruito il cluster per questo servizio in È essenzialmente vero che le persone hanno capito che il modello relazionale completo non è necessario per risolvere molti problemi, specialmente per quelli dove, ad esempio, le prestazioni sono fondamentali e dominano determinate semplici interrogazioni con aggregazione — è critico calcolare rapidamente le metriche e scriverle nel database, mentre la maggior parte delle funzionalità relazionali si è rivelata non necessaria e, anzi, dannosa — perché normalizzare qualcosa se questo compromettere l'aspetto più importante per noi (per un determinato compito) — le prestazioni?
Fonte: habr.com
