微软在数据中心测试氢燃料电池的备用电源

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

微软周一宣布，氢燃料电池已经连续48小时为一排数据中心服务器提供动力，这是全球首个可以促进建立在宇宙中最丰富的元素周围的清洁能源经济的方法。

这一壮举是该公司到2030年实现碳负排放承诺的最新里程碑。为了实现该目标并加速从化石燃料的全球过渡，微软还旨在到2030年消除对柴油的依赖。

柴油燃料占微软总排放量的不到1％。它的用途主要局限于Azure的数据中心，在那里，在世界上大多数云服务提供商，柴油发电机支持的情况下连续操作电源中断和其他服务中断。

近年来，氢燃料电池的成本已直线下降，以至于它们现在已成为柴油后备发电机的经济可行替代方案。门罗说：“用绿色氢气运行它们的想法正好符合我们的总体碳排放承诺。”

他说，可以将配备有燃料电池，氢气存储罐和将水分子转化为氢气和氧气的电解池的Azure数据中心与电网集成在一起，以提供负载平衡服务。例如，可以在产生过多的风或太阳能期间打开电解器，以将可再生能源存储为氢。然后，在需求旺盛的时期，微软可以启动氢燃料电池为电网发电。

氢动力长途车辆可以在数据中心停下来加满油箱。微软首席环境官卢卡斯·乔帕说：“所有这些基础设施为微软提供了一个机会，可以在未来几年内将在世界上部署的更加动态的整体能源优化框架中发挥作用。”

微软利用犹他州盐湖城附近一个实验室外面的拖车上的储罐中的氢气来为氢气燃料电池提供燃料，这些电池为连续的数据中心服务器提供了连续48小时的动力。

为了进一步探讨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为氢理事会的代表，氢理事会是由领先的能源，运输和工业公司共同推动氢经济的全球倡议。

Joppa指出，科学家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体的能量。

他说：“我们知道该怎么做。” “理事会之所以存在，是因为我们不一定知道如何按我们想要的各种方式扩大氢的产生量，氢的运输量，氢的供应量以及氢的消耗量。仍有大量工作要做完成。”

柴油替代品

Microsoft努力为Azure数据中心客户提供“五个九”的服务可用性，这意味着该数据中心有99.999％的时间处于运行状态。在电网中断和其他服务中断期间启动备用发电机。

门罗说：“我们使用的柴油发电机不是很多。” “我们每个月启动一次以确保它们运行，并每年对其进行一次负载测试，以确保我们可以正确地将负载转移给它们，但平均而言，它们每年的停电次数少于一次。”

微软数据中心能源与可持续发展战略团队的总经理Brian Janous解释说，微软正在研究柴油替代技术，该技术将维持或改善服务的可用性，并有望在氢燃料电池和电池中取得成功。

他说：“团队今天所做的工作实际上是在试图评估不同解决方案的可行性。”

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加电时间之间的30秒间隔。更高级的电池使用寿命更长。

贾努斯说：“如果您遇到这样一种情况，即所需的持续时间过长而导致电池不再起作用，那您就会开始寻找诸如燃料电池之类的东西。”

微软首席环境官卢卡斯·乔帕（Lucas Joppa）

概念证明

使用氢燃料电池作为备用电源的种子是在2018年春季播种的，当时科罗拉多州Golden的国家可再生能源实验室的研究人员为一架装有质子交换膜或PEM氢燃料电池的计算机提供了动力。

门罗说：“我们很感兴趣，因为我们知道他们正在使用汽车燃料电池。汽车燃料电池的反应时间就像柴油发电机一样。它可以快速打开。它可以在几秒钟内完成满载。您可以放下它，放开它，让它闲置。”

PEM燃料电池在产生水蒸气和电的过程中将氢和氧结合在一起。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。演示之后，Microsoft开始考虑使用燃料电池在数据中心提供备用电源。

门罗的团队购买了一个250千瓦的燃料电池系统，足以为一整排数据中心服务器供电，大约需要10个机架。测试于2019年9月在盐湖城外的系统开发商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。

门罗说：“这是我们知道的最大的计算机备用电源系统，它使用氢气运行，并且运行时间最长。” 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数据中心的柴油后备发电机的大小相当。

燃料电池探索

甚至在2018年那次演示之前，微软就一直在研究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，在那里他们测试了用固态燃料燃料电池（SOFC）为服务器机架供电的想法，这些燃料由天然气驱动。

门罗解释说：“他们有能力从所获得的天然气原料中制造出自己的氢气。” “他们吸收天然气和少量水，然后将其加热到600摄氏度，这是木炭热的温度。”

Brian Janous是Microsoft数据中心能源和可持续性战略团队的总经理

对于称为蒸汽甲烷重整的过程而言，这一温度已经足够高了，该过程会产生氢原子流以进行发电。

微软一直在继续探索SOFC燃料电池技术提供基本负载电源的潜力，该功能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八到十倍。不过，就目前而言，该技术对于广泛部署仍然过于昂贵。

Monroe指出，SOFC过程还会产生二氧化碳，这是微软正在开发PEM燃料电池的另一个原因。

此外，自从国家可再生能源实验室进行示范以来，用于数据中心备用电源的PEM 燃料电池系统的估计成本下降了75％以上。如果这种趋势持续下去，则在一两年内，燃料电池发电机的资本成本可能会与柴油发电机价格竞争。

他补充说，为满足数据中心行业的需求而增加的燃料电池产量可能会进一步降低成本。门罗说：“我们非常认为自己是整个氢经济的催化剂。”

氢经济

从Microsoft的角度来看，这种经济的其他部分包括用于采购，存储和维护足够量的绿色氢的基础设施，以为备用发电机供电12到48小时，这在业界是标准做法，以实现“五个九”的服务可用性。

例如，48小时的备用发电，每个数据中心将需要高达100,000公斤氢给燃料的备用发电机延长的电源中断时，门罗说。

Janous指出，有关如何保护该基础设施的内部讨论引发了有关微软在促进氢能经济中所扮演的角色的讨论。

“如果您可以利用数据中心拥有的所有这些资产并将它们集成到网格中，而不是仅仅为数据中心本身提供点解决方案，那么该方法将有助于更广泛地进一步加速网格的脱碳呢？” 他说。“这就是我认为所有这些都变得有趣的地方。”

声明：本文翻译自外部网站，版权归原作者所有。

推荐阅读:

• 低温下性能良好的锂金属电池
• USB4的“快”车，你搭不搭？
• 工程师在基于线程的可穿戴汗液传感器中检测健康标记