שרתים במרכז הנתונים של מיקרוסופט עבדו במשך יומיים על מימן

מיקרוסופט הוכרז על הניסוי הראשון בקנה מידה גדול בעולם באמצעות תאי דלק מימן כדי להפעיל שרתים במרכז נתונים.

התקנת 250 קילוואט בוצעה על ידי החברה חידושי כוח. בעתיד, מתקן דומה של 3 מגה וואט יחליף את גנרטורי הדיזל המסורתיים, המשמשים כיום כמקור כוח גיבוי במרכזי נתונים.

מימן נחשב לדלק ידידותי לסביבה מכיוון שהבעירה שלו מייצרת רק מים.

מיקרוסופט הגדירה משימה להחליף לחלוטין את כל גנרטורי הדיזל במרכזי הנתונים שלהם עד 2030.

כמו במרכזי נתונים אחרים, מרכזי הנתונים של Azure משתמשים בגנרטורים דיזל כמקורות כוח גיבוי כאשר החשמל לאורך הערוץ הראשי אובד. ציוד זה אינו פעיל 99% מהזמן, אך מרכז הנתונים עדיין שומר עליו תקין כך שהוא עובד בצורה חלקה במקרה של תקלות נדירות. בפועל, במיקרוסופט הם עוברים רק בדיקות ביצועים חודשיות ובדיקות עומס שנתיות, כאשר העומס מהם מועבר בפועל לשרתים. הפסקות חשמל עיקריות אינן מתרחשות מדי שנה.

עם זאת, מומחי מיקרוסופט חישבו כי הדגמים העדכניים ביותר של תאי דלק מימן הם כבר חסכוניים יותר מגנרטורים דיזל.

בנוסף, ספק כוח גיבוי (UPS) משתמש כעת בסוללות המספקות חשמל במרווח הקצר (30 שניות עד 10 דקות) בין הפסקת החשמל להעלאת גנרטורים של דיזל. האחרונים מסוגלים לעבוד ברציפות עד שנגמר הבנזין.

תא הדלק המימן מחליף הן את UPS והן את מחולל הדיזל. הוא מורכב ממיכלי אחסון מימן ויחידת אלקטרוליזה, המפצלת מולקולות מים למימן וחמצן. כך נראה דגם ה-Power Innovations ב-250 קילוואט במציאות:

המתקן פשוט מחובר לרשת החשמל הקיימת - ואינו מצריך אספקת דלק מבחוץ, כמו דיזל גנרטור. ניתן לשלב אותו עם פאנלים סולאריים או חוות רוח, שייצרו מספיק מימן למילוי מכלים. לפיכך, מימן משמש כסוללה כימית לתחנות כוח סולאריות ורוח.

בשנת 2018, חוקרים מהמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת בקולורדו (ארה"ב) ערכו את הניסוי המוצלח הראשון על הפעלת מתלה שרת מתאי דלק באמצעות PEM (ממברנה לחילופי פרוטונים), כלומר על ממברנות חילופי פרוטונים.

PEM היא טכנולוגיה חדשה יחסית לייצור מימן. כעת מתקנים כאלה מחליפים בהדרגה אלקטרוליזה אלקלית מסורתית. לב המערכת הוא תא האלקטרוליזה. יש לו שתי אלקטרודות, קתודה ואנודה. ביניהם יש אלקטרוליט מוצק, זוהי ממברנת חילופי פרוטונים העשויה מפולימר היי-טק.

מבחינה טכנולוגית, פרוטונים זורמים בהתמדה בתוך הממברנה, בעוד אלקטרונים נעים דרך הערוץ החיצוני. מים דה-יונים זורמים לאנודה, שם הם מפוצלים לפרוטונים, אלקטרונים וגז חמצן. פרוטונים עוברים דרך הממברנה, ואילו אלקטרונים עוברים דרך מעגל חשמלי חיצוני. בקתודה, פרוטונים ואלקטרונים מתאחדים ליצירת גז מימן (H2).

זוהי דרך יוצאת דופן בעלת ביצועים גבוהים, אמינה וחסכונית לייצר מימן ישירות בנקודת הצריכה. לאחר מכן, כאשר מימן וחמצן מתאחדים, נוצרים אדי מים ונוצר חשמל.

בספטמבר 2019, Power Innovations החלה להתנסות בתא דלק של 250 קילוואט המניע 10 מדפי שרת מלאים. בחודש דצמבר עברה המערכת מבחן מהימנות של 24 שעות, וביוני 2020 - מבחן של 48 שעות.

במהלך הניסוי האחרון, ארבעה תאי דלק כאלה פעלו במצב אוטומטי. נתוני שיא רשמו:

• 48 שעות עבודה רצופות
• 10 קוט"ש של חשמל מופק
• 814 ק"ג מימן בשימוש
• יוצרו 7000 ליטר מים

כעת מתכננת החברה להשתמש באותה טכנולוגיה לבניית תא דלק של 3 מגה וואט. כעת היא תהיה דומה לחלוטין בהספק לגנרטורי דיזל המותקנים במרכזי נתונים של Azure.

ארגון בינלאומי מקדם מימן כדלק מועצת מימן, המאגדת יצרניות ציוד, חברות הובלה ולקוחות גדולים - מיקרוסופט כבר מינתה נציג במועצה זו. באופן עקרוני, כל הטכנולוגיות לייצור מימן וייצור חשמל כבר זמינות. המשימה של הארגון היא להגדיל אותם. יש עוד הרבה עבודה לעשות כאן.

מומחים רואים עתיד גדול לתאי דלק מסוג PEM. במהלך השנתיים האחרונות, העלות שלהם ירדה פי ארבעה בערך. הן משלימות בצורה מושלמת תחנות פוטו-וולטאיות ורוח, צוברות אנרגיה בתקופות של ייצור מקסימלי - ומשחררות אותה לרשת בזמנים של עומס שיא.

שוב, ניתן להשתמש בהם לתיווך בבורסת האנרגיה, שבה המערכת רוכשת אנרגיה בתקופות של מינימום או אפילו מחירים שליליים - ונותן אותו ברגעים בעלי ערך מרבי. מערכות תיווך כאלה יכולות לעבוד באופן אוטומטי, כמו בוטים למסחר.

על זכויות הפרסום

ספקי הכוח לגיבוי של מרכזי הנתונים שלנו אינם פועלים על מימן, אך האמינות שלהם מצוינת! שֶׁלָנוּ שרתים אפיים - אלה חזקים VDS במוסקבה, המשתמשים במעבדים מודרניים מבית AMD.
על האופן שבו בנינו אשכול עבור שירות זה ב מאמר זה על הבר.

מקור: www.habr.com