Microsoft заменит ДГУ в дата-центрах водородными топливными элементами?

Объявив в прошлом месяце о взятии на себя обязательств по модернизации всех своих центров обработки данных путем замены дизельных генераторов, которые обеспечивают резервное электропитание, на более экологичную технологию уже к 2030 году, корпорация Microsoft на днях сообщила о прорыве на пути к поиску этой альтернативной технологии.

В минувшем июне в ходе теста, проведенного инженерами из команды Microsoft Advanced Datacenter Development в Солт-Лейк-Сити в сотрудничестве со специалистами из компании Power Innovations, удалось подтвердить работоспособность системы водородных топливных элементов при ее эксплуатации в ЦОД.

Установка мощностью 250 кВт приводила в действие ряд серверных стоек в течение 48 часов подряд. Достичь подобного результата с точки зрения продолжительности непрерывного теста, по словам представителей корпорации, ранее еще не удавалось.

Развивая идеи коллег

Инженеры из команды Microsoft Advanced Datacenter Development, запустили проект по переводу ЦОД на электропитание от водородных топливных элементов после того, как около двух лет назад увидели демонстрацию такого топливного элемента, питающего серверную стойку, в Национальной лаборатории возобновляемой энергии американского Министерства энергетики в городе Голден, штат Колорадо (США).

Они были заинтригованы, так как в демонстрации использовался автомобильный топливный элемент, а автомобильные топливные элементы ведут себя так же, как дизельные генераторы. В частности, их можно быстро активировать – устройство может быть подготовлено к работе при полной нагрузке в течение нескольких секунд.

Отказ от ископаемого углеводородного топлива и другие усилия ради экологии

Избавление от стандартных дизель-генераторов, в том числе путем замены обычной солярки на синтетический дизель на основе биомассы, является одним из нескольких направлений, которые Microsoft исследует в рамках своих усилий по смягчению воздействия центров обработки данных на окружающую среду.

Перечень соответствующих проектов также включает переход на жидкостное иммерсионное охлаждение серверов и создание дата-центров, погружаемых глубоко под воду морей и океанов. Кроме того, разрабатываются интерактивные системы хранения энергии из возобновляемых источников (ветра или солнца), которые питают ЦОД, дополняя центральную электрическую сеть, когда ветер стихает или становится пасмурно / наступает ночь и, как следствие, энергии из возобновляемых источников начинает не хватать.

Microsoft объявила о своем намерении сократить выбросы двуокиси углерода в результате корпоративной деятельности к 2030 году еще в январе года текущего. Также поставлена цель добиться удаления CO2 из атмосферы. Microsoft стремится к 2050 году удалить больше двуокиси углерода из атмосферы, чем туда попало по вине корпорации с момента ее основания.

В настоящее время на дизельное топливо приходится менее 1% от общего объема вредных выбросов, попадающих в атмосферу по вине бизнеса Microsoft. При этом его использование ограничено центрами обработки данных, вычислительные мощности которых обслуживают облачную платформу Azure.

Спрос на устойчивость

Большая часть сообщений, связанных с устойчивостью центров обработки данных, включая все инновационные идеи и исследования в области проектирования ЦОД, призвана убедить корпоративных клиентов в том, что, переключившись на облако Microsoft Azure и отказавшись от решений конкурентов или своих собственных корпоративных центров обработки данных, они получат гораздо более устойчивую инфраструктуру.

Спрос со стороны корпоративных клиентов на максимизацию устойчивости в рамках всей своей хозяйственной деятельности и цепочек поставок в последнее время возрос. И сейчас инвесторы обращают гораздо больше внимания на такие вещи, чем раньше.

В январе текущего года Ларри Финк, генеральный директор одной из крупнейших международных инвестиционных компаний BlackRock, заявил, что в будущем рост бизнеса будет связан с его способностью работать устойчиво. Финк также объявил, что BlackRock запустит инвестиционные продукты, которые никак не связаны с ископаемым топливом, и выйдет из инвестиций, «представляющих источник высоких рисков в контексте устойчивости».

Почему именно водородные топливные элементы?

Топливные элементы на водороде в последнее время подешевели, что помогло им оказаться в центре внимания эко-сознательных корпораций. По оценкам Microsoft, расчетные затраты на производство водородных топливных элементов упали на 75% с 2018 года. Если эта тенденция сохранится, то, согласно прогнозам корпорации, водородные топливные элементы вскоре смогут конкурировать по цене с дизельными генераторами.

Водород — наиболее распространенный элемент во вселенной. Чистый водород не является источником энергии, выступая скорее ее носителем. При этом важно помнить, что водородное топливо не всегда является экологически чистым.

Сегодня для его производства требуется электричество. Но исследователи изучают устойчивые способы получения газообразного водорода, такие как, среди прочего, газификация биомассы и электролиз. Последний вариант является одним из наиболее перспективных. Процесс использует электричество для разделения воды на водород и кислород с помощью устройства, называемого «электролизер».

Также нужно учитывать, что для электропитания центра обработки данных потребуется много водорода. Особенно, если стоит задача обеспечить его работоспособность в течение 12–48 часов (стандартное время работы от одного бака для дизельных генераторов, установленных на серверных фермах).

Помимо топливных элементов Microsoft понадобятся электролизеры

Команда Microsoft планирует объединить инфраструктуру резервного электропитания на базе топливных элементов в составе своего облачного центра обработки данных Azure с центральной электрораспределительной сетью и локальными генерирующими мощностями на базе возобновляемых источников энергии.

Инженеры хотят использовать электролизер, преобразующий воду в водород, и резервуар для хранения водорода рядом с ЦОД, чтобы при необходимости применять его для поддержки возобновляемых источников энергии. Топливные элементы центра обработки данных будут генерировать электроэнергию, чтобы помочь сбалансировать нагрузку при нехватке солнечной или ветровой энергии.

Но это планы на отдаленное будущее. Следующим реальным шагом для команды Microsoft должно стать приобретение и тестирование системы водородных топливных элементов с мощностью, сопоставимой с генераторными установками в дата-центрах Azure. Речь об устройстве мощностью в 3 МВт.

Как превратить дата-центр в АЗС, и зачем это нужно?

Вместо того чтобы бездействовать большую часть времени, как это делают дизельные генераторы, специалисты Microsoft видят и стремятся реализовать огромный потенциал водородной инфраструктуры не только в контексте обеспечения резервного электропитания ЦОД.

По их мнению, дата-центры могут стать своего рода заправочными станциями, где водители-дальнобойщики будут наполнять топливом баки своих машин. С соответствующим предложением выступил Лукас Джоппа, директор Microsoft по окружающей среде.

«Вся эта инфраструктура предоставляет Microsoft возможность сыграть роль в том, что, несомненно, станет более динамичным подходом к оптимизации энергопотребления, использование которого по всему миру начнется в ближайшие годы», — сказал Джоппа.

Он отметил, что предстоит проделать большую работу по расширению производства, транспортировки и распределения водорода для развития устойчивой экономики, и Microsoft участвует в обсуждении того, как стимулировать такие разработки.

«Дальнемагистральные транспортные средства, работающие на водороде, могут даже останавливаться в дата-центрах, чтобы заполнить свои баки. [..] Мы видим себя в качестве катализатора всей этой водородной экономики» — добавил Джоппа.