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微软用氢燃料电池作为数据中心的备用电源

发布时间:2022-08-12 11:46:28 来源:爱游戏APP在线登录 作者:爱游戏综合app
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  微软周一宣布,氢燃料电池已连续 48 小时为一排数据中心服务器提供动力,这是全球首创,可以启动长期预测的围绕宇宙中最丰富的氢元素建立的清洁能源经济。

  这一壮举是该公司承诺到2030 年实现碳中和的最新里程碑事件。为了帮助实现这一目标并加速全球从化石燃料的转型,微软还计划到2030 年消除对柴油燃料的依赖。

  柴油燃料目前占微软总碳排放量的不到 1%。它的使用主要限于 Azure 数据中心,与世界上大多数云提供商一样,柴油发电机支持在停电和其他服务中断的情况下持续运行。

  “柴油是昂贵的。他们闲置在那里,99% 以上的时间什么都不做,”微软数据中心高级开发团队的首席基础架构工程师 Mark Monroe 说。

  微软首席环境官卢卡斯·乔帕 (Lucas Joppa) 是微软在氢能委员会的代表,

  近年来,氢燃料电池的成本急剧下降,以至于它们现在是柴油动力备用发电机的经济可行的替代品。

  此外,他补充说,配备燃料电池、储氢罐和将水分子转化为氢和氧的电解槽的 Azure 数据中心可以与电网集成,以提供负载平衡服务。

  例如,可以在风能或太阳能生产过剩期间打开电解槽,以将可再生能源储存为氢气。然后,在高需求时期,微软可以启动氢燃料电池为电网发电。

  微软首席环境官Lucas Joppa表示:“所有这些基础设施都为微软提供了一个机会,可以在未来几年将部署的一种更具活力的整体能源优化框架中发挥作用。”

  为了进一步探索微软如何利用其在氢燃料电池和相关基础设施方面的投资,该公司今天任命 Joppa 为其代表氢能委员会,这是一项由领先的能源、运输和工业公司发起的全球倡议,旨在促进氢能经济。

  乔帕指出,科学家们已经证明,氢燃料电池可用于从宇宙中最丰富的元素中产生无温室气co2的能量。

  “我们知道该怎么做,”他说。“该委员会的存在是因为我们不一定知道如何以我们想要的各种方式扩大氢气的产生、氢气的运输、氢气的供应和消耗。还有大量的工作需要完成。”

  微软数据中心高级开发团队的首席基础架构工程师 Mark Monroe 正在领导一个项目

  Microsoft 努力为 Azure 数据中心客户提供“五个九”的服务可用性,这意味着数据中心在 99.999% 的时间都在运行。备用发电机在电网中断和其他服务中断时启动。

  “我们很少使用柴油发电机,”Monroe 说。“我们每月启动一次以确保它们运行,并每年给它们进行一次负载测试,以确保我们可以正确地将负载转移给它们,但平均而言,它们涵盖的停电时间少于每年一次。”

  微软数据中心能源和可持续发展战略团队总经理 Brian Janous 解释说,微软正在研究柴油替代技术,以维持或提高服务可用性,并看到氢燃料电池和电池的前景。

  电池已经提供了短期备用电源,填补了电网中断与柴油发电机启动所需时间之间的 30 秒差距。更先进的电池具有更长的持续时间。

  “如果你遇到这样一种情况,即你需要的持续时间太长,以至于电池不再有效,那你就会转向研究燃料电池之类的东西,”Janous 说。

  Power Innovations 构建了一个 250 千瓦的燃料电池系统,以帮助微软探索使用氢燃料电池在数据中心进行备用发电的潜力。在概念验证中,该系统连续48小时为一排数据中心服务器供电。电源创新。

  使用氢燃料电池作为备用电源的种子是在 2018 年春季播下的,当时位于科罗拉多州戈尔登的国家可再生能源实验室的研究人员用质子交换膜或 PEM 氢燃料电池为一组计算机供电。门罗和他的同事们在现场进行了演示。

  “我们很感兴趣,因为我们知道他们使用的是汽车燃料电池,”门罗说。“汽车燃料电池具有与柴油发电机一样的反应时间。它可以快速打开。它可以在几秒钟内准备好满载。你可以把它放在地上,让它放下,让它闲置。”

  PEM 燃料电池在产生水蒸气和电能的过程中结合氢和氧。汽车公司正在开发为汽车、卡车和其他车辆提供动力的技术。演示结束后,微软开始考虑在数据中心使用燃料电池作为备用电源。

  Monroe的团队采购了一个 250 千瓦的燃料电池系统,足以为大约 10 个机架的一整排数据中心服务器供电。测试于 2019 年 9 月在盐湖城郊外的系统开发商 Power Innovations 开始。该系统于当年 12 月通过了 24 小时耐力测试;今年六月的 48 小时测试。

  “它是我们所知道的最大的使用氢运行的计算机备用电源系统,并且它已经运行了最长的连续测试,”门罗说。

  该团队的下一步是采购和测试一个 3 兆瓦的燃料电池系统,该系统与 Azure 数据中心的柴油动力备用发电机的规模相当。

  Brian Janous 是微软数据中心能源和可持续发展战略团队的总经理。

  甚至在 2018 年的演示之前,微软就一直在寻找使用燃料电池的方法。该公司于 2013 年开始与加州大学欧文分校的国家燃料电池研究中心一起探索燃料电池技术,在那里他们测试了使用以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池或 SOFC 为服务器机架供电的想法.

  “他们有能力从他们获得的天然气原料中制造自己的氢气,”门罗解释说。“他们取天然气和一点水,将其加热到 600 摄氏度,这是热炭火的温度。”

  对于称为蒸汽甲烷重整的过程来说,这已经足够热了,该过程会产生用于发电的氢原子流。

  微软一直在探索 SOFC 燃料电池技术提供基本负载电力的潜力,这可以将数据中心从电网中解放出来,同时使它们的能源效率提高 8 到 10 倍。不过,就目前而言,该技术对于广泛部署来说仍然过于昂贵。

  Monroe 指出,SOFC 工艺也会产生二氧化碳,这是微软探索 PEM 燃料电池的另一个原因。

  此外,自国家可再生能源实验室进行演示以来,用于数据中心备用发电的 PEM 燃料电池系统的估计成本已下降 75% 以上。如果这种趋势持续下去,在一两年内,燃料电池发电机的资本成本可能会与柴油发电机相比具有价格竞争力。

  他补充说,为满足数据中心行业的需求而增加燃料电池的产量可能会进一步降低成本。

  从微软的角度来看,这种经济的其他部分包括采购、存储和维持充足的绿色氢供应的基础设施,为备用发电机供电 12 到 48 小时,这是行业标准,可以实现“五个九”的服务可用性.

  例如,对于 48 小时的备用发电,每个数据中心将需要多达 100,000 公斤的氢气来为备用发电机提供燃料,以应对长时间的停电,Monroe 说。

  Janous 指出,关于如何保护这一基础设施的内部对话引发了关于微软在刺激氢经济方面可以发挥的作用的讨论。

  他说:“如果您可以将数据中心拥有的所有这些资产整合到电网中,从而有助于更广泛地进一步加速电网的脱碳,而不仅仅是数据中心本身的单点解决方案,那将带来巨变。” “这就是我认为所有这一切变得有趣的地方。”

  上图:微软使用停在犹他州盐湖城附近实验室外的拖车上的储氢罐为氢燃料电池提供燃料,为一排数据中心服务器连续供电 48 小时。返回搜狐,查看更多

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