Microsoft o prvom na svete širokom meradle experimentu s využitím vodíkových palivových článkov na napájanie serverov v dátovom centre.
Inštaláciu 250 kW realizovala spoločnosť . V budúcnosti podobná 3-megawattová inštalácia nahradí tradičné naftové generátory, ktoré sa v súčasnosti používajú ako rezervný zdroj energie v dátových centrách.
Vodík sa považuje za ekologicky čisté palivo, pretože jeho spaľovaním vzniká len voda.
Microsoft si stanovil cieľ .
Rovnako ako v iných dátových centrách sa naftové generátory v centrách Azure používajú ako rezervné zdroje energie, keď vypadne elektrina z hlavného kanála. Toto zariadenie je nečinné 99% času, no dátové centrum ho stále udržiava v prevádzke, aby fungovalo bez prerušenia v prípade zriedkavých porúch. V praxi, napríklad u Microsoftu, podliehajú len mesačnej kontrole funkčnosti a ročnému záťažovému testovaniu, keď sa z nich reálne dodáva záťaž na servery. Výpadky hlavného napájania sa nevyskytujú každý rok.
Avšak odborníci z Microsoftu vypočítali, že posledné modely vodíkových palivových článkov sú už ekonomicky výhodnejšie ako naftové generátory.
Okrem toho sa na rezervné napájanie (UPS) v súčasnosti používajú batérie, ktoré poskytujú energiu na krátky interval (od 30 sekúnd do 10 minút) medzi vypnutím siete a zapnutím naftových generátorov. Tieto posledné dokážu fungovať nepretržite, pokiaľ sa im minie palivo.
Vodíkový palivový článok nahrádza ako UPS, tak aj naftový generátor. Skladá sa zo zásobníkov na vodík a elektrolyzérskej jednotky, ktorá rozkladá molekuly vody na vodík a kyslík. Takto vyzerá v skutočnosti model Power Innovations na 250 kW:
Inštalácia sa jednoducho pripojí k existujúcej elektrickej sieti – a nevyžaduje prísun paliva zvonka, ako naftový generátor. Je možné integrovať ju so solárnymi panelmi alebo veternými elektrárňami, čo umožní vyrobiť dostatok vodíka na naplnenie zásobníkov. Týmto spôsobom sa vodík používa ako chemická batéria elektriny pre solárne a veterné elektrárne.
V roku 2018 vedci z Národnej laboratória pre obnoviteľnú energiu v Colorade (USA) uskutočnili prvý úspešný experiment s napájaním serverových stojanov pomocou palivových článkov na PEM (membrána s protonovým výmenníkom), teda na .
PEM je relatívne nová technológia výroby vodíka. V súčasnosti takéto zariadenia postupne nahrádzajú tradičnú alkalickú elektrolýzu. Srdcom systému je elektrolýzová bunka. V nej sú dva elektródy, katód a anód. Medzi nimi sa nachádza tuhý elektrolyt, ktorým je protonová výmenná membrána z vysokokvalitného polyméru.
Technologicky prechádzajú protóny stabilne cez membránu, zatiaľ čo elektróny sa pohybujú vonkajším kanálom. Na anód prichádza deionizovaná voda, ktorá sa rozkladá na protóny, elektróny a plynný kyslík. Protóny prechádzajú cez membránu, zatiaľ čo elektróny sa pohybujú cez vonkajší elektrický obvod. Na katóde sa protóny a elektróny znovu spoja a vytvoria plynný vodík (H2).
Je to mimoriadne výkonný, spoľahlivý a ekonomicky efektívny spôsob výroby vodíka priamo na mieste jeho spotreby. Spojením vodíka a kyslíka sa vytvárajú vodné pary a generuje sa elektrina.
V septembri 2019 spoločnosť Power Innovations začala experimentovať s 250-kilowattovým palivovým článkom, ktorý zásobuje energiou 10 plných serverových stojanov. V decembri systém prešiel 24-hodinovým testom spoľahlivosti a v júni 2020 – 48-hodinovým.
Počas posledného experimentu automaticky pracovali štyri takéto palivové články. :
- 48 hodín nepretržitej práce
- Vygenerovaných 10 560 kWh elektriny
- Využito 814 kg vodíka
- Vyprodukované 7000 l vody
Teraz spoločnosť plánuje navrhnúť palivový článok na 3 megawatty s rovnakou technológiou. Svojou kapacitou bude kompletne zodpovedať dieselovým generátorom inštalovaným v dátových centrách Azure.
Podporou vodíka ako paliva sa zaoberá medzinárodná organizácia , ktorá spája výrobcov zariadení, dopravné spoločnosti a veľkých klientov — Microsoft už vymenoval svojho zástupcu do tejto rady. V zásade sú všetky technológie na výrobu vodíka a výrobu elektriny už k dispozícii. Úlohou organizácie je ich rozšíriť. Je tu ešte veľa práce.
Odborníci vidia veľkú budúcnosť pre palivové články typu PEM. V posledných dvoch rokoch ich cena klesla približne štyrikrát. Skvele dopĺňajú fotovoltaické a veterné elektrárne, hromadia energiu v obdobiach maximálnej výroby — a dodávajú ju do siete v momentoch maximálneho zaťaženia.
Znovu, dajú sa využiť na obchodovanie na energetickej burze, keď systém nakupuje energiu v obdobiach minimálnych alebo dokonca — a dodáva ju v momentoch maximálnej ceny. Takéto obchodné systémy môžu fungovať automaticky, ako obchodné boti.
Na základe reklamy
Záložné zdroje napájania našich dátových centier pracujú hoci nie na vodíku, ale spoľahlivosť je na vysokej úrovni! Naše epických serveroch — to sú výkonné , ktoré používajú moderné procesory od AMD.
O tom, ako sme stavali klaster pre túto službu v na Habr.
Zdroj: habr.com
