微软公司解决燃料电池在数据中心使用存在的问题

作者: 能源节能  发布:2020-02-09

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原标题:微软公司解决燃料电池在数据中心使用存在的问题

www.4136.com,微软公开了一个微型数据中心的实验细节,这个小型的数据中心将建造在怀俄明州的Cheyenne污水处理厂旁边,使用一种将甲烷作为能源的燃料电池,而微软也将通过这个实验项目来探索如何在大型数据中心中使用清洁能源,与此同时解决减少数据中心对电网依赖的问题。

如今,随着人们在数字服务方面的消费越来越多,数据中心的数量和能源消耗量继续快速增长。而燃料电池对于数据中心来说,是一个颇有吸引力的替代能源。

在上周的一次采访中,Sean James(微软的Senior Research Project Manager )给我们描述了新的Data Plant项目将达成水和数据中心之间的共生关系。微软透露Data plant将会是第一个无碳数据中心,并且是第一个直接使用燃料电池(沼气)的数据中心。

到目前为止,包括苹果公司和eBay在内的公司都已经部署了大型集中式高容量燃料电池为其一些数据中心提供电能。但微软公司一直在尝试将更小的燃料电池直接部署在IT机架中,并承诺废除电网通过配电基础设施将电力输送给每一台服务器的方式,因为这种方式需要进行电源转换,而这个过程则会导致大量电能损耗。

Data Plant项目解析:

虽然燃料电池的应用前景看好,但这种技术仍有一个尚未解决的问题。就是服务器工作负载的浪涌尖峰需要处理,而燃料电池的电力是一个化学过程,将天然气通过能源转换为电力,不能很快地提高功率输出。而传统数据中心的电力基础设施可以有效地解决尖峰问题。

微软的Data Pant是个200千瓦的数据中心 10x20(英尺)的集装箱,将落足于Cheyenne的Dry Creek Wasterwater Reclamation Facility。根据污水建立的甲烷管道系统包含了沼气的收集、提纯以及输送给燃料电池的全流程。全部的处理过程都是自动化的,因此会非常效率。

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废水处理场产生了大量的沼气,这些沼气来自有机物的分解。因为经过运输、提纯的成本太高,大部分情况下这些沼气都会直接被烧毁。污水将被导入臭氧分解池,经过时间的推移 在温暖环境中分解的有机物将会排放出沼气。

坐落在华盛顿雷德蒙的微软总部

微软为Data Plant装备了来自FuelCell Energy的300千瓦燃料电池。而燃料电池使用的燃料一般都是天然气或者沼气,使用化学方法产生电能。燃料电池一直处于发展中,也是在最近几年才被数据中心使用。eBay和Apple正在使用Bloom Enegy生产的燃料电池为它们的数据中心构造大型的燃料电池平台。

问题是如今的燃料电池是否可以为服务器的高负载提供足够的电力,同时可以迅速地提高其功率输出,以满足数据中心的需求。

当Apple和eBay野心勃勃尝试在大型数据中心中使用燃料电池时,Data Plant成为了第一个直接使用燃料电池的项目。对比Data Plant使用燃料电池的方法,Apple的计划是将沼气注入到天然气管道中以便于千里之外的数据中心使用。

最近,由卡内基梅隆大学和微软公司研究人员共同撰写,并发表了一篇专门研究这一问题的论文,并提出了解决的办法。

Brian Janous(微软的Utility Architect)透露:包含了燃料电池、沼气系统、提纯系统以及服务器和IT部分的封装将花费800万美元(其中微软占500万美元)。鉴于该项目只是一个实验,微软没有在迷你数据中心中运行涉及关键任务的应用程序。

文章提出有两个主要的解决方法:一是设置功率上限,二是对服务器的负载量进行限制。设置功率上限,意味着不让服务器负载量超过某一设定值,或者使用能量储存的方法吸收浪涌尖峰。研究人员写道,这两种解决方案并不是很理想的,因为电力的限制意味着对性能的限制,因为有高容量的能量储存只是为了应对最大的浪涌尖峰,这是罕见的,意味着大量的能量闲置。

为什么启动Data Plant?

研究报告指出,每增加1千瓦时的储能用超级电容器的容量,其成本将提高约2万美元。“唯一的解决方案就是在负载量最大的情况下使用ESD解决方案,而为了应对这些偶尔出现明显现象,其总拥有成本(TCO)将会上升。”论文的作者写道。而ESD则是能源储存装置。

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