Strežniki v Microsoftovem podatkovnem centru so dva dni delali na vodik

Microsoft napovedal o prvem obsežnem eksperimentu na svetu z uporabo vodikovih gorivnih celic za napajanje strežnikov v podatkovnem centru.

Vgradnjo 250 kW je izvedlo podjetje Power Innovations. V prihodnosti bo podobna 3-megavatna naprava nadomestila tradicionalne dizelske generatorje, ki se trenutno uporabljajo kot rezervni vir energije v podatkovnih centrih.

Vodik velja za okolju prijazno gorivo, saj pri njegovem zgorevanju nastaja samo voda.

Microsoft je postavil nalogo do leta 2030 popolnoma zamenjati vse dizelske generatorje v svojih podatkovnih centrih.

Kot v drugih podatkovnih centrih tudi podatkovni centri Azure uporabljajo dizelske generatorje kot rezervne vire energije, ko pride do izgube električne energije vzdolž glavnega kanala. Ta oprema je 99 % časa nedejavna, vendar jo podatkovni center še vedno vzdržuje v delovnem stanju, tako da v primeru redkih okvar deluje nemoteno. V praksi so pri Microsoftu podvrženi le mesečnim preverjanjem delovanja in letnemu testiranju obremenitve, ko je obremenitev z njih dejansko dostavljena strežnikom. Glavni izpad električne energije se ne zgodi vsako leto.

Microsoftovi strokovnjaki pa so izračunali, da so najnovejši modeli vodikovih gorivnih celic že zdaj cenovno ugodnejši od dizelskih generatorjev.

Poleg tega rezervno napajanje (UPS) zdaj uporablja baterije, ki zagotavljajo napajanje v kratkem intervalu (30 sekund do 10 minut) med izpadom električne energije in vklopom dizel generatorjev. Slednji lahko delujejo neprekinjeno, dokler ne zmanjka bencina.

Vodikova gorivna celica nadomešča UPS in dizelski generator. Sestavljen je iz rezervoarjev za shranjevanje vodika in elektrolizne enote, ki razdeli molekule vode na vodik in kisik. Takole je videti model Power Innovations z močjo 250 kW v resnici:

Inštalacija se preprosto priključi na obstoječe električno omrežje – in ne zahteva dovoda goriva od zunaj, kot dizel generator. Lahko se integrira s sončnimi kolektorji ali vetrnimi elektrarnami, ki bodo proizvedle dovolj vodika za polnjenje rezervoarjev. Tako se vodik uporablja kot kemični akumulator za sončne in vetrne elektrarne.

Leta 2018 so raziskovalci iz Nacionalnega laboratorija za obnovljivo energijo v Koloradu (ZDA) izvedli prvi uspešen poskus napajanja strežniškega stojala iz gorivnih celic z uporabo PEM (proton exchange membrane), to je na membrane za izmenjavo protonov.

PEM je relativno nova tehnologija za proizvodnjo vodika. Zdaj takšne naprave postopoma nadomeščajo tradicionalno alkalno elektrolizo. Srce sistema je elektrolizna celica. Ima dve elektrodi, katodo in anodo. Med njimi je trden elektrolit, to je membrana za izmenjavo protonov iz visokotehnološkega polimera.

Tehnološko gledano protoni enakomerno tečejo znotraj membrane, medtem ko se elektroni premikajo skozi zunanji kanal. Deionizirana voda teče do anode, kjer se razdeli na protone, elektrone in kisik. Protoni prehajajo skozi membrano, medtem ko se elektroni premikajo skozi zunanji električni krog. Na katodi se protoni in elektroni ponovno združijo in tvorijo plin vodik (H2).

To je izjemno visoko zmogljiv, zanesljiv in stroškovno učinkovit način za proizvodnjo vodika neposredno na mestu porabe. Nato, ko se vodik in kisik združita, nastane vodna para in električna energija.

Septembra 2019 je Power Innovations začel eksperimentirati z 250-kilovatno gorivno celico, ki napaja 10 polnih strežniških omaric. Decembra je sistem opravil 24-urni test zanesljivosti, junija 2020 pa 48-urni test.

Med zadnjim poskusom so štiri takšne gorivne celice delovale v avtomatskem načinu. Zabeležene rekordne številke:

• 48 ur neprekinjenega delovanja
• 10 kWh proizvedene električne energije
• Porabljenih 814 kg vodika
• 7000 litrov proizvedene vode

Zdaj namerava podjetje uporabiti isto tehnologijo za izdelavo 3-megavatne gorivne celice. Zdaj bo po moči popolnoma primerljiv z dizelskimi generatorji, nameščenimi v podatkovnih centrih Azure.

Mednarodna organizacija promovira vodik kot gorivo Svet za vodik, ki združuje proizvajalce opreme, transportna podjetja in velike kupce – Microsoft je v tem svetu že imenoval svojega predstavnika. Načeloma so vse tehnologije za proizvodnjo vodika in proizvodnjo električne energije že na voljo. Naloga organizacije je, da jih poveča. Tukaj je še veliko dela.

Strokovnjaki vidijo veliko prihodnost za gorivne celice tipa PEM. V zadnjih dveh letih so se njihovi stroški zmanjšali za približno štirikrat. Popolnoma dopolnjujejo fotovoltaične in vetrne postaje, akumulirajo energijo v obdobjih maksimalne proizvodnje – in jo sproščajo v omrežje v času konične obremenitve.

Ponovno jih je mogoče uporabiti za posredovanje na energetski borzi, kjer sistem kupuje energijo v obdobjih minimalnega oz. negativne cene — in ga odda v trenutkih največje vrednosti. Takšni posredniški sistemi lahko delujejo samodejno, kot trgovalni boti.

O pravicah oglaševanja

Rezervni napajalniki naših podatkovnih centrov ne delujejo na vodik, vendar so zanesljivi! Naš epski strežniki - te so močne VDS v Moskvi, ki uporabljajo sodobne procesorje AMD.
O tem, kako smo zgradili gručo za to storitev v ta članek na Habru.

Vir: www.habr.com