在決定一個數(shù)據(jù)中心的建設(shè)位置時，確保其與電網(wǎng)的可靠連接通常是企業(yè)必須考慮的頭等大事。但這也限制了再生能源豐富卻位置偏遠的數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運營。
去年，在懷俄明州Dry Creek水回收設(shè)施和加州大學(xué)歐文分校的美國國家燃料電池研究中心進行了試驗后，微軟公司在燃料電池商業(yè)化方面邁出了迄今為止的最大一步。
微軟公司云基礎(chǔ)設(shè)施和運營總經(jīng)理 Christian Belady(左)與微軟公司云計算基礎(chǔ)設(shè)施與運營高級研究項目經(jīng)理 Sean James(右)在西雅圖的先進能源實驗室
"我們在西雅圖的先進能源實驗室(The Advanced Energy Lab)中部署了 20 個機架。"微軟公司云計算基礎(chǔ)設(shè)施與運營高級研究項目經(jīng)理 Sean James說，"這個項目如此具有顛覆性的原因是，它如何從根本上簡化了服務(wù)器供電的過程，以及使數(shù)據(jù)中心的能效幾乎翻了一番，同時降低了成本，并提高了可靠性。"
在氫氣燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的情況下，氫分子在陽極分解成質(zhì)子和電子，由催化劑激活。質(zhì)子可直接穿過質(zhì)子交換膜到達陰極，而電子只能通過外電路才能到達陰極。 當(dāng)電子通過外電路流向陰極時就產(chǎn)生了直流電。
固體氧化物燃料電池具有更高的效率、更大的容量，適合連續(xù)發(fā)電，但運行在更高的溫度，將產(chǎn)生二氧化碳，并對負載變化不敏感。
固體氧化物燃料電池是替代電網(wǎng)的一種快速和可行的方案，仍然可以提供一些環(huán)境優(yōu)勢。微軟公司估計可減少49%的二氧化碳排放量，減少91%的氮氧化物，減少68%的一氧化碳，減少93%的揮發(fā)性有機化合物。
Hydrogenics燃料電池系統(tǒng)在設(shè)計時考慮到了數(shù)據(jù)中心和電信設(shè)施的應(yīng)用特點，而目前固體氧化物燃料電池(SOFC)系統(tǒng)尚不存在類似的產(chǎn)品，其主要針對住宅和商業(yè)建筑領(lǐng)域，旨在用于熱電聯(lián)產(chǎn)。
該方法提高能源效率的關(guān)鍵是減少輸電損耗。因為電能沿著導(dǎo)線傳輸時會損耗一部分，而在這些損耗存在于標準數(shù)據(jù)中心、發(fā)電廠、變電站、變壓器和交直流變換中。
微軟公司稱，由于在發(fā)電、輸電和配電過程的電力損耗，發(fā)電廠提供的電能只有不到35%是數(shù)據(jù)中心消耗的。當(dāng)考慮到數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)場冷卻、照明和能源儲存相關(guān)的能源消耗時，發(fā)電廠提供的電能只有17.5%用于服務(wù)器運行。
能源效率并不是使用天然氣燃料電池供電的數(shù)據(jù)中心具有吸引力的唯一因素?？煽啃砸部赡苁且粋€主要的吸引力，因為天然氣的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施通常埋在地下，并且不受惡劣天氣的影響。美國天然氣供電的電網(wǎng)可靠性超過99.999%，而市電電網(wǎng)的可靠性僅為99.9%或更低。
然而，挑戰(zhàn)依然存在，這種技術(shù)仍處于研究階段。當(dāng)然，雖然數(shù)據(jù)中心運營商不再需要擔(dān)心與電網(wǎng)的可靠連接，但如果采用固體氧化物燃料電池(SOFC)方法，則需要靠近天然氣供應(yīng)地點來解除這些擔(dān)憂。
但是，對于燃料電池來說，如果有一段時間燃料電池輸送的電壓或容量不足，將會導(dǎo)致服務(wù)器關(guān)閉或損壞，這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心無法使用。微軟在研究報告中表示，可以有效處理燃料電池供電數(shù)據(jù)中心的電源浪涌。
然而，對于應(yīng)對最壞情況的準備需要付出很高的經(jīng)濟代價。為此，微軟公司提供了SizeCap解決方案，這個方案可以協(xié)調(diào)電池和超級電容器等儲能設(shè)備(ESD)的規(guī)模和功率上限，可以實現(xiàn)經(jīng)濟高效，并解決數(shù)據(jù)中心的電力短缺問題。微軟公司希望在這兩種方法之間找到折衷的方案。
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對于SizeCap和燃料電池整體方案的進一步研究是必要的，但電池的成本仍然非常高。然而，微軟公司希望該方法很快會被廣泛采用。如果出現(xiàn)這種情況，電網(wǎng)對數(shù)據(jù)中心的影響可能會成為過去。
