Servrarna i Microsofts datacenter har kört i två dygn på vätgas.

Microsoft tillkännagav om den första i världen storskaliga experimentet med att använda vätgasbränsleceller för att driva servrar i datacenter.

Installationen på 250 kW utfördes av företaget Power Innovations. I framtiden kommer en sådan 3-megawattinstallation att ersätta traditionella dieselgeneratorer som idag används som reservkraftkälla i datacenter.

Vätgas betraktas som ett miljövänligt bränsle eftersom det bara bildas vatten som en biprodukt vid förbränning.

Microsoft har satt som mål att helt ersätta alla dieselgeneratorer i sina datacenter senast år 2030.

Precis som i andra datacenter används dieselgeneratorer i Azure-datacentren som reservkraft när strömmen försvinner från huvudkanalen. Denna utrustning är inaktiv 99% av tiden, men datacentret håller den ändå i drift för att den ska fungera obehindrat vid sällsynta avbrott. I praktiken genomgår Microsofts utrustning endast månatliga funktionskontroller och årliga belastningstest, när lasten faktiskt levereras till servrarna. Avbrott i huvudströmförsörjningen inträffar inte varje år.

Dock har Microsofts specialister beräknat att de senaste vätgasbränslecellerna redan är mer kostnadseffektiva än dieselgeneratorer.

Dessutom används nu batterier för reservkraft (UPS) som ger effekt under en kort tid (från 30 sekunder till 10 minuter) mellan nätavbrott och start av dieselgeneratorerna. Dessa kan fungera oavbrutet tills bränslet tar slut.

Vätgasbränslecellen ersätter både UPS och dieselgeneratorn. Den består av tankar för vätgaslagring och en elektrolysanläggning som splittrar vattenmolekyler i vätgas och syre. Så här ser Power Innovations modell på 250 kW ut i verkligheten:

Anläggningen kopplas enkelt in i det befintliga elnätet – och kräver inte tillförsel av bränsle utifrån som en dieselgenerator. Den kan integreras med solpaneler eller vindkraftverk, vilket möjliggör generering av tillräckligt med vätgas för att fylla tankarna. Därigenom används vätgas som ett kemiskt energibatteri för sol- och vindanläggningar.

År 2018 genomförde forskare från National Renewable Energy Laboratory i Colorado (USA) det första framgångsrika experimentet med att driva en serverrack med bränsleceller baserade på PEM (proton exchange membrane), det vill säga på protonbytesmembraner.

PEM är en relativt ny teknik för att producera väte. Nu gradvis ersätter sådana anläggningar den traditionella alkaliska elektrolysen. Kärnan i systemet är elektrolyscellen. Den har två elektroder, katod och anod. Mellan dem finns en fast elektrolyt, vilket är protonbytesmembranet av högteknologisk polymer.

Tekniskt sett flödar protoner stabilt genom membranet, medan elektroner rör sig genom en extern krets. Deioniserat vatten tillförs anoden, där det splittras i protoner, elektroner och gasformigt syre. Protonerna passerar genom membranet, medan elektronerna rör sig genom den externa elektriska kretsen. Vid katoden återförenas protoner och elektroner och bildar gasformigt väte (H2).

Detta är en ytterst högproduktiv, pålitlig och kostnadseffektiv metod för att producera väte direkt på platsen för dess användning. När väte och syre kombineras bildas ånga och elektricitet genereras.

I september 2019 började Power Innovations experimentera med en 250 kW bränslecell som levererade energi till 10 kompletta serverrack. I december genomgick systemet ett 24-timmars pålitlighetstest, och i juni 2020 ett 48-timmars test.

Under det senaste experimentet fungerade automatiskt fyra sådana bränsleceller. Registrerade rekordresultat:

• 48 timmar oavbruten drift
• Genererat 10 560 kWh elektricitet
• Använt 814 kg väte
• Producerat 7000 l vatten

Nu planerar företaget att konstruera en bränslecell med 3 megawatt med samma teknik. Den kommer därmed att ha en kapacitet som helt motsvarar dieselgeneratorer installerade i Azure datacenter.

Internationella organisationen Hydrogen Council, som förenar utrustningstillverkare, transportföretag och stora kunder — Microsoft har redan utsett sin representant i denna rådgivande grupp. I princip är alla teknologier för produktion av väte och elproduktion redan tillgängliga. Organisationens uppgift är att skala upp dem. Det finns fortfarande mycket arbete kvar.

Experter ser en stor framtid för bränsleceller av typen PEM. Under de senaste två åren har deras kostnad minskat med ungefär fyra gånger. De kompletterar utmärkt sol- och vindkraftverk, lagrar energi under perioder med maximal produktion — och levererar den till nätet under toppbelastning.

Återigen kan de användas för mäkleri på energibörsen, där systemet köper energi under perioder med minimi- eller till och med negativa priser — och säljer den vid maximala kostnader. Sådana mäkelsystem kan fungera automatiskt, likt handelsrobotar.

I reklamens namn

Reservkraftkällorna i våra datacenter är inte drivna av väte, men pålitligheten är på topp! Våra episka servrar. — är kraftfulla VDS i Moskva, som använder moderna processorer från AMD.
Om hur vi byggde klustret för denna tjänst i denna artikel på Habr.

Källa: habr.com