Microsoft o prvom rozsiahlom experimente na svete s využitím vodíkových palivových článkov na napájanie serverov v dátovom centre.
Inštaláciu 250 kW realizovala firma . V budúcnosti podobná 3-megawattová inštalácia nahradí tradičné dieselové generátory, ktoré sa v súčasnosti používajú ako záložný zdroj energie v dátových centrách.
Vodík sa považuje za ekologické palivo, pretože pri jeho spaľovaní vzniká iba voda.
Microsoft si stanovil úlohu .
Rovnako ako v iných dátových centrách, aj dátové centrá Azure používajú dieselové generátory ako záložné zdroje energie, keď dôjde k strate elektriny pozdĺž hlavného kanála. Toto zariadenie je nečinné 99 % času, no dátové centrum ho stále udržiava v prevádzkovom stave, aby v prípade ojedinelých porúch fungovalo hladko. V praxi v Microsofte absolvujú iba mesačné kontroly výkonu a ročné záťažové testovanie, kedy je záťaž z nich skutočne dodávaná na servery. Výpadky hlavného napájania sa nevyskytujú každý rok.
Experti Microsoftu však vypočítali, že najnovšie modely vodíkových palivových článkov sú už teraz cenovo výhodnejšie ako dieselové generátory.
Záložný zdroj (UPS) teraz navyše využíva batérie, ktoré dodávajú energiu v krátkom intervale (30 sekúnd až 10 minút) medzi výpadkom prúdu a spustením dieselových generátorov. Tie sú schopné pracovať nepretržite, kým sa neminie benzín.
Vodíkový palivový článok nahrádza UPS aj dieselový generátor. Skladá sa zo zásobníkov vodíka a elektrolýznej jednotky, ktorá štiepi molekuly vody na vodík a kyslík. Takto vyzerá model Power Innovations s výkonom 250 kW v skutočnosti:
Inštalácia sa jednoducho pripojí k existujúcej elektrickej sieti – a nevyžaduje prívod paliva zvonku, ako napríklad dieselový generátor. Môže byť integrovaný so solárnymi panelmi alebo veternými elektrárňami, ktoré vygenerujú dostatok vodíka na naplnenie nádrží. Vodík sa teda používa ako chemická batéria pre solárne a veterné elektrárne.
V roku 2018 výskumníci z National Renewable Energy Laboratory v Colorade (USA) uskutočnili prvý úspešný experiment s napájaním serverového racku z palivových článkov pomocou PEM (protónovej výmennej membrány), teda na .
PEM je relatívne nová technológia na výrobu vodíka. Teraz takéto zariadenia postupne nahrádzajú tradičnú alkalickú elektrolýzu. Srdcom systému je elektrolýza. Má dve elektródy, katódu a anódu. Medzi nimi je pevný elektrolyt, je to membrána na výmenu protónov vyrobená z high-tech polyméru.
Technologicky protóny prúdia stabilne vo vnútri membrány, zatiaľ čo elektróny sa pohybujú cez vonkajší kanál. Deionizovaná voda prúdi k anóde, kde sa štiepi 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 spájajú a vytvárajú plynný vodík (H2).
Ide o mimoriadne výkonný, spoľahlivý a nákladovo efektívny spôsob výroby vodíka priamo v mieste spotreby. Keď sa potom spojí vodík a kyslík, vytvorí sa vodná para a elektrina.
V septembri 2019 spoločnosť Power Innovations začala experimentovať s 250-kilowattovým palivovým článkom, ktorý poháňa 10 plnohodnotných serverových stojanov. V decembri prešiel systém 24-hodinovým testom spoľahlivosti a v júni 2020 - 48-hodinovým testom.
Počas posledného experimentu štyri takéto palivové články fungovali v automatickom režime. :
- 48 hodín nepretržitej prevádzky
- 10 560 kWh vyrobenej elektriny
- 814 kg použitého vodíka
- Vyrobených 7000 litrov vody
Teraz spoločnosť plánuje použiť rovnakú technológiu na konštrukciu 3-megawattového palivového článku. Teraz bude výkonovo plne porovnateľný s dieselovými generátormi inštalovanými v dátových centrách Azure.
Medzinárodná organizácia propaguje vodík ako palivo , ktorá združuje výrobcov zariadení, dopravné spoločnosti a veľkých zákazníkov – Microsoft už do tejto rady vymenoval zástupcu. V zásade sú už dostupné všetky technológie na výrobu vodíka a elektriny. Úlohou organizácie je ich škálovať. Je tu ešte veľa práce, ktorú treba urobiť.
Odborníci vidia veľkú budúcnosť pre palivové články typu PEM. Za posledné dva roky sa ich náklady znížili približne štvornásobne. Dokonale dopĺňajú fotovoltaické a veterné stanice, akumulujú energiu v obdobiach maximálnej výroby - a uvoľňujú ju do siete v čase špičkovej záťaže.
Opäť sa dajú využiť na sprostredkovanie na energetickej burze, kde systém nakupuje energiu v období minimálneho resp. — a rozdáva ho vo chvíľach maximálnej hodnoty. Takéto maklérske systémy môžu fungovať automaticky, ako napríklad obchodné roboty.
O právach reklamy
Záložné zdroje našich dátových centier nefungujú na vodík, ale ich spoľahlivosť je vynikajúca! náš epické servery - tieto sú silné , ktoré využívajú moderné procesory od AMD.
O tom, ako sme vytvorili klaster pre túto službu na Habr.
Zdroj: hab.com