Microsoft ha anunciado el primer experimento a gran escala del mundo que utiliza pilas de combustible de hidrógeno para alimentar servidores en un centro de datos.
La instalación de 250 kW fue realizada por Power Innovations . En el futuro, dicha unidad de 3MW reemplazará a los generadores diésel tradicionales, que ahora se utilizan como fuente de energía de respaldo en los centros de datos.
El hidrógeno se considera un combustible ecológico porque solo se produce agua como resultado de su combustión.
Microsoft se ha fijado el objetivo de reemplazar por completo todos los generadores diésel en sus centros de datos para 2030 .
Como en otros centros de datos, en los centros de datos de Azure, los generadores diésel se utilizan como fuente de energía de respaldo cuando se pierde electricidad a través del canal principal. Este equipo está inactivo el 99% del tiempo, pero el centro de datos aún lo mantiene en funcionamiento para que funcione sin problemas en caso de fallas poco frecuentes. En la práctica, en el mismo Microsoft, solo se someten a controles de estado mensuales y pruebas de estrés anuales, cuando la carga de ellos realmente se entrega a los servidores. Las fallas de la red eléctrica no ocurren todos los años.
Sin embargo, Microsoft ha calculado que los últimos modelos de pilas de combustible de hidrógeno ya son más rentables que los generadores diésel.
Además, las baterías ahora se utilizan para energía de respaldo (UPS), que proporcionan energía en un intervalo corto (de 30 segundos a 10 minutos) entre la desconexión de la red y la activación de los generadores diesel. Estos últimos pueden trabajar continuamente hasta que se agote la gasolina.
Una celda de combustible de hidrógeno reemplaza tanto al UPS como al generador diesel. Consiste en tanques de almacenamiento de hidrógeno y una unidad de electrólisis, que divide las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Así es en realidad el modelo Power Innovations de 250 kW:
La unidad se conecta simplemente a la red eléctrica existente y no requiere el suministro de combustible desde el exterior, como un generador diesel. Se puede integrar con paneles solares o parques eólicos para generar suficiente hidrógeno para llenar cisternas. Así, el hidrógeno se utiliza como acumulador químico de electricidad para plantas de energía solar y eólica.
En 2018, investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Colorado (EE. UU.) Realizaron el primer experimento exitoso para alimentar un rack de servidores a partir de celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM), es decir, membranas de intercambio de protones .
PEM es una tecnología relativamente nueva para producir hidrógeno. Hoy en día, estas instalaciones están reemplazando gradualmente la electrólisis alcalina tradicional. El corazón del sistema es la celda de electrólisis. Tiene dos electrodos, un cátodo y un ánodo. Un electrolito sólido se encuentra entre ellos, esta es una membrana de intercambio de protones hecha de un polímero de alta tecnología.
Tecnológicamente, los protones fluyen de manera constante dentro de la membrana, mientras que los electrones se mueven a lo largo del canal exterior. El agua desionizada ingresa al ánodo, donde se divide en protones, electrones y oxígeno gaseoso. Los protones atraviesan la membrana y, como los electrones, se mueven a través de un circuito eléctrico externo. En el cátodo, los protones y los electrones se reúnen para formar gas de hidrógeno (H 2 ).
Es un método rentable, confiable y de muy alto rendimiento para producir hidrógeno directamente en el punto de su consumo. Luego, cuando el hidrógeno y el oxígeno se combinan, se forma vapor de agua y se genera electricidad.
En septiembre de 2019, Power Innovations comenzó a experimentar con una celda de combustible de 250 kilovatios que alimenta 10 racks de servidores completos. En diciembre, el sistema pasó una prueba de confiabilidad de 24 horas, y en junio de 2020, una de 48 horas.
Durante el último experimento, cuatro de estas pilas de combustible estaban en modo automático. Indicadores registrados del registro :
- 48 horas de trabajo continuo
- Generaron 10,560 kWh de electricidad
- Usó 814 kg de hidrógeno
- Produjo 7000 l de agua
Ahora, la compañía planea diseñar una celda de combustible de 3 megavatios utilizando la misma tecnología. Ya, en términos de energía, coincidirá completamente con los generadores diesel instalados en los centros de datos de Azure. Hydrogen Council , una
organización internacional que reúne a fabricantes de equipos, empresas de transporte y grandes clientes, promueve el hidrógeno como combustible ; Microsoft ya ha designado a su representante en este consejo. En principio, todas las tecnologías para la producción de hidrógeno y la generación de energía ya están disponibles. El desafío para la organización es escalarlos. Aún queda mucho trabajo por hacer.
Los expertos ven un gran futuro para las pilas de combustible PEM. En los últimos dos años, su costo se ha reducido aproximadamente cuatro veces. Complementan perfectamente las plantas de energía fotovoltaica y eólica, almacenando energía durante los períodos de máxima generación y entregándola a la red en los momentos de máxima carga.
Nuevamente, se pueden usar para la intermediación en el intercambio de energía, cuando el sistema compra energía durante períodos de precios mínimos o incluso negativos , y la devuelve en los momentos de costo máximo. Estos sistemas de corredores pueden funcionar automáticamente como bots comerciales.
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