A Microsoft anunciou o primeiro experimento em grande escala do mundo para usar células de combustível de hidrogênio para alimentar servidores em um data center.
A instalação de 250 kW foi feita pela Power Innovations . No futuro, essa unidade de 3 MW substituirá os geradores a diesel tradicionais, que agora são usados como fonte de alimentação de backup em data centers.
O hidrogênio é considerado um combustível ambientalmente correto porque somente água é produzida como resultado de sua combustão.
A Microsoft estabeleceu a meta de substituir completamente todos os geradores a diesel em seus data centers até 2030 .
Como em outros data centers, nos data centers do Azure, os geradores a diesel são usados como fontes de energia de backup quando a eletricidade é perdida no canal principal. Este hardware fica ocioso 99% do tempo, mas o data center ainda o mantém ativo e funcionando para mantê-lo funcionando sem problemas no caso de falhas raras. Na prática, na mesma Microsoft, eles só passam por verificações de saúde mensais e testes de estresse anuais, quando a carga deles é realmente entregue aos servidores. As falhas de energia da rede elétrica não ocorrem todos os anos.
No entanto, a Microsoft calculou que os modelos mais recentes de células a combustível de hidrogênio já são mais econômicos do que os geradores a diesel.
Além disso, as baterias agora são usadas para energia de backup (UPS), que fornecem energia em um curto intervalo (de 30 segundos a 10 minutos) entre desconectar a rede elétrica e ligar os geradores a diesel. Estes últimos são capazes de trabalhar continuamente até que a gasolina acabe.
Uma célula de combustível de hidrogênio substitui o no-break e o gerador a diesel. Consiste em tanques de armazenamento de hidrogênio e uma unidade de eletrólise, que divide as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. É assim que o modelo Power Innovations 250 kW se parece na realidade:
A unidade é simplesmente conectada à rede elétrica existente - e não requer o fornecimento de combustível de fora, como um gerador a diesel. Pode ser integrado a painéis solares ou parques eólicos para gerar hidrogênio suficiente para encher cisternas. Assim, o hidrogênio é usado como um acumulador químico de eletricidade para usinas solares e eólicas.
Em 2018, pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável do Colorado (EUA) realizaram o primeiro experimento bem-sucedido para alimentar um rack de servidor a partir de células a combustível de membrana de troca de prótons (PEM), ou seja, membranas de troca de prótons .
PEM é uma tecnologia relativamente nova para a produção de hidrogênio. Hoje em dia, essas instalações estão substituindo gradualmente a eletrólise alcalina tradicional. O coração do sistema é a célula de eletrólise. Possui dois eletrodos, um cátodo e um ânodo. Um eletrólito sólido está localizado entre eles, esta é uma membrana de troca de prótons feita de um polímero de alta tecnologia.
Tecnologicamente, os prótons fluem continuamente dentro da membrana, enquanto os elétrons se movem ao longo do canal externo. A água desionizada entra no ânodo, onde é dividida em prótons, elétrons e oxigênio gasoso. Os prótons passam pela membrana e, à medida que os elétrons se movem, por um circuito elétrico externo. No cátodo, prótons e elétrons se reúnem para formar o gás hidrogênio (H 2 ).
É um método extremamente eficiente, confiável e econômico de produzir hidrogênio diretamente no ponto de consumo. Então, quando o hidrogênio e o oxigênio se combinam, o vapor de água é formado e a eletricidade é gerada.
Em setembro de 2019, a Power Innovations começou a fazer experiências com uma célula de combustível de 250 quilowatts que alimenta 10 racks de servidores completos. Em dezembro, o sistema passou por um teste de confiabilidade de 24 horas e, em junho de 2020, de 48 horas.
Durante o último experimento, quatro dessas células de combustível estavam em modo automático. Indicadores registrados do registro :
- 48 horas de trabalho contínuo
- Gerou 10.560 kWh de eletricidade
- Usou 814 kg de hidrogênio
- Produziu 7.000 l de água
Agora, a empresa planeja projetar uma célula de combustível de 3 megawatts usando a mesma tecnologia. Já, em termos de energia, será totalmente compatível com os geradores a diesel instalados nos data centers do Azure. Hydrogen Council , uma
organização internacional que reúne fabricantes de equipamentos, empresas de transporte e grandes clientes, está promovendo o hidrogênio como combustível - a Microsoft já nomeou seu representante neste conselho. Em princípio, todas as tecnologias para produção de hidrogênio e geração de energia já estão disponíveis. O desafio da organização é dimensioná-los. Ainda há muito trabalho a ser feito.
Os especialistas veem um grande futuro para as células de combustível PEM. Nos últimos dois anos, seu custo diminuiu cerca de quatro vezes. Eles complementam perfeitamente as usinas fotovoltaicas e eólicas, acumulando energia durante os períodos de geração máxima - e entregando-a à rede nos momentos de pico de carga.
Novamente, eles podem ser usados para corretagem na bolsa de energia, quando o sistema compra energia em períodos de preços mínimos ou mesmo negativos - e a devolve nos momentos de custo máximo. Esses sistemas de corretagem podem funcionar automaticamente como bots de negociação.
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Como construímos um cluster para este serviço neste artigo em Habré.
