Амбициозный проект водородных топливных элементов подчеркивает растущий интерес к устойчивым энергетическим решениям для центров обработки данных.

Компания Caterpillar в сотрудничестве с Microsoft и Ballard Power Systems получила признание за свою работу в области технологии водородных топливных элементов для центров обработки данных, завоевав награду «Разработка и интеграция систем» на церемонии вручения наград за заслуги в области водородной программы Министерства энергетики США (DOE) 2024 года.

Признание приходит, когда индустрия центров обработки данных сталкивается с растущим давлением, чтобы удовлетворить свои растущие потребности в энергии с помощью устойчивых решений. Сторонники говорят, что водородные топливные элементы могут помочь достичь целей надежности и охраны окружающей среды, особенно в качестве резервного питания.

В ходе проекта, реализованного в центре обработки данных Microsoft в Шайенне, штат Вайоминг, была проверена возможность использования крупноформатных водородных топливных элементов для надёжного резервного питания в условиях имитированного 48-часового отключения электроэнергии.

Были использованы две аккумуляторные системы хранения энергии Cat Power Grid Stabilization (PGS) 1260 вместе с водородным топливным элементом мощностью 1,5 МВт.

Компания Caterpillar взяла на себя ответственность за системную интеграцию, силовую электронику и управление микросетями, а Ballard Power Systems поставила модуль водородных топливных элементов.

Проект получил частичное финансирование и поддержку от инициативы H2 Scale Министерства энергетики США и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL).

Инициативы подчеркивают растущее внимание к водороду как к пути к центрам обработки данных с нулевым уровнем выбросов и альтернативным источникам устойчивой энергии в индустрии данных.

Использование альтернативных и устойчивых источников энергии для центров обработки данных, вероятно, станет ещё большей проблемой, поскольку влияние ИИ на энергопотребление центров обработки данных приводит к резкому росту спроса на энергию .

Водородная энергетика для центров обработки данных: новая тенденция

Операторы центров обработки данных уже изучают водородную энергетику. Более десяти лет Bloom Energy поставляет твердооксидные топливные элементы (SOFC) широкому кругу организаций, включая поставщиков цифровой инфраструктуры, используя водород в качестве источника энергии, хотя в основном как вторичный источник энергии.

В июне поставщик центров обработки данных ECL запустил MV1 — автономный модульный центр обработки данных, работающий на водороде, в Маунтин-Вью, Калифорния.

Юваль Бачар, основатель и генеральный директор ECL, сообщил, что у компании есть проект мощностью один гигаватт в Техасе, который напрямую подключен к водородному трубопроводу и будет введен в эксплуатацию в течение следующих 12 месяцев.

«Мы можем масштабировать его до любого размера, который захотим, в зависимости от количества водорода, которое мы можем получить», — сказал он Data Center Knowledge . «Если взглянуть на проблему доставки водорода в центры обработки данных сегодня и на работу систем на основе водорода, то эти проблемы решены».

Преимущества центров обработки данных на водородном топливе

Шон Фарни, вице-президент по стратегии центров обработки данных компании JLL Work Dynamics, отметил, что ключевым преимуществом использования водородных топливных элементов является то, что они считаются устойчивой и экологичной технологией.

По его словам, поскольку все крупные операторы гипермасштабных центров обработки данных имеют строгие цели ESG по сокращению своего углеродного следа, водород привлекателен, поскольку он обеспечивает гораздо меньше выбросов твердых частиц и гораздо меньший углеродный след.

«Методология углеродных топливных элементов, которая, по-видимому, является победной и наиболее распространенной, — это твердооксидные топливные элементы, которые используют ископаемое топливо, например природный газ, на конечном этапе для выработки энергии», — сказал он Data Center Knowledge .

В этом случае он не полностью свободен от воздействия углерода, но его экологический след меньше.

«Все зависит от того, используется ли он как первичный или вторичный источник», — сказал Фарни. «Это игра в устойчивое развитие».

Надёжный запасной план

Аналитик Gartner Боб Джонсон заявил, что, по его мнению, водородные топливные элементы имеют большой потенциал в качестве резервного варианта, особенно с учетом того, что большая часть новых поставок электроэнергии из сетей осуществляется из возобновляемых источников, которые не являются надёжными 24/7.

Он отметил, что, хотя аккумуляторы и рассматриваются как резервный источник, они чрезвычайно дороги для коммунальных батарей, и большинство установок, которые он видел, обеспечивают лишь около четырёх часов работы.

«В отличие от этого, водородные топливные элементы, особенно работающие на природном газе, могут работать бесконечно», — сказал он.

Аналитик Gartner Ллойд Джонс заявил, что главным преимуществом водорода сейчас является его доступность, отметив, что центры обработки данных на ядерной энергии пока далеки от повсеместного внедрения.

Он сказал, что, хотя Amazon заключила сделку на электроэнергию с АЭС Саскуэханна , а Microsoft возобновляет работу АЭС Три-Майл-Айленд , реальность такова, что не так уж много атомных электростанций, доступных для перезапуска или заключения сделок.

«Водород теперь доступен», — сказал он.

Фарни согласился, что это технология, которая может быть развернута относительно быстро, поэтому не требуется много времени на установку или ожидание.

«Сегодня, в условиях золотой лихорадки в сфере искусственного интеллекта , время получения прибыли имеет важное значение, а водород обеспечивает быструю окупаемость производства этих топливных элементов, а также капиталовложений и закупки оборудования», — сказал он.

Фарни добавил, что водородная энергетика также имеет гораздо лучшую нормативно-правовую среду.

«Его можно реализовать довольно легко и быстро, в отличие от ядерной энергетики, которая имеет невероятно строгую нормативно-правовую базу в США и других странах мира», — пояснил он.

Водород также не имеет той негативной перспективы с точки зрения безопасности и риска, которая характерна для ядерной энергетики с точки зрения общих инвестиций в электростанцию.

«Вы можете быстро построить небольшое многомегаваттное развёртывание водородной энергетики», — сказал он. «В случае с ядерной энергетикой все ещё есть некоторый масштаб — вы должны построить её достаточно большой, чтобы экономика работала».

Закупка материалов для производства энергии также существенно отличается.

«Водород использует природный газ, что достижимо и осуществимо», — сказал Фарни. «В ядерной энергетике существуют некоторые жесткие ограничения на то, кто получает материал для использования при выработке энергии. Уран и плутоний строго регламентированы».

Проблемы внедрения водородной энергетики в центрах обработки данных

Джонсон отметил, что среди недостатков технологии — то, что водород «чрезвычайно сложно» хранить и транспортировать, но добавил, что эти проблемы «неизбежно» будут решены в будущем.

«Еще одна задача — найти надёжный и полностью экологичный источник водорода», — сказал он.

Для транспортировки водород необходимо сжижать, а поскольку его молекула очень мала, для его хранения требуются специальные технологии.

Поскольку водород не обладает такой же энергетической плотностью, как природный газ, для получения того же количества энергии требуется больше кубических футов.

Хотя некоторые топливные элементы могут извлекать водород из природного газа (с некоторыми выбросами CO2), это может быть проблематично, когда речь идёт о целях устойчивого развития.

Ещё одна проблема — масштаб: необходимо просто нарастить производство топливных элементов до необходимого уровня.

С точки зрения Фарни, барьеры для водорода рушатся.

«Это похоже на жидкостное охлаждение , которое теперь открыто используется из-за плотности мощности ИИ», — сказал он. «В прошлом водород имел некоторое негативное восприятие».

Он отметил, что соседние общины обеспокоены тем, что могут оказаться в непосредственной близости от водородной бомбы. Эти страхи основаны на неуверенности, сомнениях и непонимании.

Ещё одной проблемой является недостаточная осведомленность населения и отсутствие стандартных операционных процедур.

«Это не нормализовано, поэтому даже местный орган власти, имеющий юрисдикцию, воспринимает это как нечто не застегнутое на все пуговицы с точки зрения оперативной деятельности», — сказал Фарни. «Это приводит к страху, неуверенности и сомнениям».

Бачар отметил, что водород является безопасным топливом при правильном обращении, сославшись на его свойства и строгие протоколы, разработанные для его обращения.

«Водород нетоксичен и в случае выброса быстро рассеивается в атмосфере, что снижает риск его накопления или взрыва», — сказал Бачар.

В отличие от обычных видов топлива водород легче воздуха, поэтому при утечках он быстро рассеивается, предотвращая образование больших концентраций, которые могут привести к опасным ситуациям.

Кроме того, в отрасли установлены строгие стандарты хранения и транспортировки водорода, которые включают в себя специальные резервуары и датчики для обнаружения утечек.

«Наша технология объединяет несколько уровней проверки безопасности», — сказал Бачар.

Он добавил, что достижения в области материалов и мониторинга помогают гарантировать, что водородные системы соответствуют нормативным стандартам безопасности или превосходят их.

«При правильном хранении и использовании водород так же безопасен, как и традиционные виды топлива, и обладает значительным потенциалом как источник чистой энергии», — сказал Бахер.

Ведёт расследования о коррупции в любых эшелонах власти