Microsoft hat das weltweit erste groß angelegte Experiment angekündigt, bei dem Wasserstoffbrennstoffzellen zur Stromversorgung von Servern in einem Rechenzentrum verwendet werden.
Die Installation von 250 kW wurde von Power Innovations durchgeführt . In Zukunft wird eine solche 3-MW-Einheit herkömmliche Dieselgeneratoren ersetzen, die jetzt als Backup-Stromquelle in Rechenzentren verwendet werden.
Wasserstoff gilt als umweltfreundlicher Kraftstoff, da bei seiner Verbrennung nur Wasser entsteht.
Microsoft hat sich zum Ziel gesetzt , alle Dieselgeneratoren in seinen Rechenzentren bis 2030 vollständig zu ersetzen .
Wie in anderen Rechenzentren werden in Azure-Rechenzentren Dieselgeneratoren als Notstromquellen verwendet, wenn Strom über den Hauptkanal verloren geht. Dieses Gerät ist zu 99% im Leerlauf, aber das Rechenzentrum hält es weiterhin in Betrieb, damit es bei seltenen Ausfällen reibungslos funktioniert. In der Praxis werden sie bei Microsoft nur dann monatlichen Gesundheitsprüfungen und jährlichen Stresstests unterzogen, wenn die Last von ihnen tatsächlich an die Server geliefert wird. Netzstromausfälle treten nicht jedes Jahr auf.
Microsoft hat jedoch berechnet, dass die neuesten Modelle von Wasserstoffbrennstoffzellen bereits kostengünstiger sind als Dieselgeneratoren.
Außerdem werden jetzt Batterien für die Notstromversorgung (USV) verwendet, die in einem kurzen Intervall (von 30 Sekunden bis 10 Minuten) zwischen dem Trennen des Netzes und dem Anheben der Dieselgeneratoren Strom liefern. Letztere können ununterbrochen arbeiten, bis das Benzin ausgeht.
Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ersetzt sowohl die USV als auch den Dieselgenerator. Es besteht aus Wasserstoffspeichertanks und einer Elektrolyseeinheit, die Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. So sieht das 250-kW-Modell von Power Innovations in der Realität aus:
Das Gerät wird einfach an das vorhandene Stromnetz angeschlossen - und benötigt nicht wie ein Dieselgenerator Kraftstoff von außen. Es kann in Sonnenkollektoren oder Windparks integriert werden, um genügend Wasserstoff zu erzeugen, um Zisternen zu füllen. So wird Wasserstoff als chemischer Stromspeicher für Solar- und Windkraftanlagen eingesetzt.
Im Jahr 2018 haben Forscher am National Renewable Energy Laboratory in Colorado (USA) führten den ersten erfolgreichen Versuch zur Macht ein Serverrack von Protonenaustauschmembran (PEM) Brennstoffzellen, die sind, Protonenaustauschmembranen .
PEM ist eine relativ neue Technologie zur Herstellung von Wasserstoff. Jetzt ersetzen solche Anlagen allmählich die herkömmliche alkalische Elektrolyse. Das Herzstück des Systems ist die Elektrolysezelle. Es hat zwei Elektroden, eine Kathode und eine Anode. Zwischen ihnen befindet sich ein Festelektrolyt, eine Protonenaustauschmembran aus einem Hightech-Polymer.
Technologisch gesehen fließen Protonen stetig innerhalb der Membran, während sich Elektronen entlang des äußeren Kanals bewegen. Deionisiertes Wasser tritt in die Anode ein, wo es in Protonen, Elektronen und gasförmigen Sauerstoff aufgeteilt wird. Protonen passieren die Membran und bewegen sich durch einen externen Stromkreis. An der Kathode vereinigen sich Protonen und Elektronen wieder zu Wasserstoffgas (H 2 ).
Es ist eine extrem leistungsstarke, zuverlässige und kostengünstige Methode zur Erzeugung von Wasserstoff direkt am Verbrauchspunkt. Wenn sich dann Wasserstoff und Sauerstoff verbinden, wird Wasserdampf gebildet und Elektrizität erzeugt.
Im September 2019 begann Power Innovations mit Experimenten mit einer 250-Kilowatt-Brennstoffzelle, die 10 vollständige Server-Racks versorgt. Im Dezember bestand das System einen 24-Stunden-Zuverlässigkeitstest und im Juni 2020 einen 48-Stunden-Zuverlässigkeitstest.
Während des letzten Experiments befanden sich vier solcher Brennstoffzellen im automatischen Modus. Aufgezeichnete Indikatoren der Aufzeichnung :
- 48 Stunden ununterbrochene Arbeit
- Erzeugte 10.560 kWh Strom
- Verwendet 814 kg Wasserstoff
- Produzierte 7000 l Wasser
Jetzt plant das Unternehmen, eine 3-Megawatt-Brennstoffzelle mit derselben Technologie zu entwickeln. In Bezug auf die Leistung wird es bereits vollständig mit den in Azure-Rechenzentren installierten Dieselgeneratoren übereinstimmen. Der Hydrogen Council , eine
internationale Organisation , die Gerätehersteller, Transportunternehmen und Großkunden zusammenbringt, fördert Wasserstoff als Kraftstoff - Microsoft hat bereits seinen Vertreter in diesen Rat berufen. Grundsätzlich stehen bereits alle Technologien zur Wasserstofferzeugung und Stromerzeugung zur Verfügung. Die Herausforderung für die Organisation besteht darin, sie zu skalieren. Es gibt noch viel zu tun.
Experten sehen eine große Zukunft für PEM-Brennstoffzellen. In den letzten zwei Jahren sind ihre Kosten um das Vierfache gesunken. Sie ergänzen Photovoltaik- und Windkraftanlagen perfekt, sammeln Energie in Zeiten maximaler Erzeugung - und geben sie in Spitzenlastzeiten an das Netz weiter.
Auch hier können sie für die Vermittlung an der Energiebörse verwendet werden, wenn das System Energie in Zeiten minimaler oder sogar negativer Preise kauft - und diese in Momenten maximaler Kosten zurückgibt. Solche Brokersysteme können automatisch wie Trading Bots funktionieren.
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Die redundanten Netzteile unserer Rechenzentren funktionieren zwar nicht mit Wasserstoff, aber die Zuverlässigkeit ist oberstes Gebot! Unsere epischen Server sind leistungsstarke VDS in Moskau, die von modernen Prozessoren von AMD angetrieben werden .
Wie wir einen Cluster für diesen Service erstellt haben, erfahren Sie in diesem Artikel über Habré.
