Microsoft sobre o primeiro experimento em larga escala do mundo utilizando células de combustível de hidrogênio para alimentar servidores em um data center.
A instalação de 250 kW foi realizada pela empresa . No futuro, uma instalação de 3 megawatts substituirá os geradores a diesel tradicionais, que atualmente são usados como fonte de energia de backup em data centers.
O hidrogênio é considerado um combustível ecológico, pois sua queima gera apenas água.
A Microsoft estabeleceu a meta de .
Assim como em outros data centers, geradores a diesel nos data centers da Azure são usados como fontes de energia de backup quando a eletricidade falha na linha principal. Este equipamento fica inativo 99% do tempo, mas o data center ainda mantém isso em estado de funcionamento, para que funcione sem interrupções em caso de falhas raras. Na prática, na própria Microsoft, eles passam apenas por uma verificação mensal de funcionamento e um teste de carga anual, onde a carga é realmente fornecida aos servidores. Falhas de energia principal não ocorrem todos os anos.
No entanto, especialistas da Microsoft calcularam que os últimos modelos de células de combustível a hidrogênio já são economicamente viáveis em comparação com geradores a diesel.
Além disso, atualmente são utilizadas baterias para alimentação de reserva (UPS), que oferecem energia em um curto intervalo (de 30 segundos a 10 minutos) entre a falha da rede e a ativação dos geradores a diesel. Estes últimos podem funcionar continuamente até que o combustível acabe.
A célula de combustível a hidrogênio substitui tanto a UPS quanto o gerador a diesel. Ela é composta por tanques para armazenamento de hidrogênio e uma instalação de eletrólise, que separa as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. Veja como é na prática o modelo Power Innovations de 250 kW:
A instalação conecta-se simplesmente à rede elétrica existente — e não requer abastecimento de combustível externo, como o gerador a diesel. Pode ser integrada a painéis solares ou fazendas eólicas, permitindo gerar hidrogênio suficiente para encher os tanques. Assim, o hidrogênio é utilizado como um acumulador químico de energia elétrica para as estações solares e eólicas.
Em 2018, pesquisadores do Laboratório Nacional de Energias Renováveis do Colorado (EUA) realizaram o primeiro experimento bem-sucedido de alimentação de servidores com células de combustível de membrana de troca protônica (PEM), ou seja, com .
A tecnologia PEM é uma forma relativamente nova de produzir hidrogênio. Atualmente, essas instalações estão gradualmente substituindo a eletrólise alcalina tradicional. O coração do sistema é a célula de eletrólise, que possui dois eletrodos: cátodo e ânodo. Entre eles está um eletrólito sólido, que é a membrana de troca protônica feita de um polímero de alta tecnologia.
Tecnicamente, prótons fluem de forma estável dentro da membrana, enquanto elétrons se movem por um canal externo. O ânodo recebe água deionizada, que é dissociada em prótons, elétrons e oxigênio gasoso. Prótons passam pela membrana, enquanto elétrons fluem pela corrente elétrica externa. No cátodo, prótons e elétrons se recombinam, formando hidrogênio gasoso (H2).
Este é um método excepcionalmente eficiente, confiável e econômico de produzir hidrogênio diretamente no local de consumo. Em seguida, a combinação de hidrogênio e oxigênio gera vapor de água e produz eletricidade.
Em setembro de 2019, a Power Innovations começou a experimentar uma célula de combustível de 250 kW, que fornece energia a 10 racks de servidores completos. Em dezembro, o sistema passou por um teste de confiabilidade de 24 horas e, em junho de 2020, por um teste de 48 horas.
Durante o último experimento, quatro dessas células de combustível operavam automaticamente. :
- 48 horas de operação contínua
- 10.560 kWh de eletricidade gerada
- 814 kg de hidrogênio utilizados
- 7.000 litros de água produzidos
Agora, a empresa planeja construir uma célula de combustível de 3 megawatts utilizando a mesma tecnologia. Isso já corresponderá completamente à capacidade dos geradores a diesel instalados nos data centers Azure.
A promoção do hidrogênio como combustível é realizada pela organização internacional , que reúne fabricantes de equipamentos, empresas de transporte e grandes clientes — a Microsoft já nomeou seu representante para este conselho. Em princípio, todas as tecnologias para a produção de hidrogênio e geração de eletricidade já estão disponíveis. A tarefa da organização é escalá-las. Há ainda muito trabalho a ser feito.
Especialistas veem um grande futuro para células de combustível do tipo PEM. Nos últimos dois anos, seu custo caiu cerca de quatro vezes. Elas complementam perfeitamente usinas fotovoltaicas e eólicas, armazenando energia em períodos de máxima geração — e devolvendo à rede em momentos de pico de demanda.
Novamente, elas podem ser utilizadas para intermediação no mercado de energia, quando o sistema compra energia em períodos de preços mínimos ou até mesmo — e a entrega em momentos de maior custo. Esses sistemas de intermediação podem operar automaticamente, como robôs de negociação.
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Fonte: habr.com
