وفقًا للتوقعات ، بحلول عام 2025 ،
ستستهلك صناعة الاتصالات (بما في ذلك مراكز البيانات) 20٪ من إجمالي الكهرباء على هذا الكوكب. للحد من الانبعاثات ، تتجه الشركات بشكل متزايد نحو التقنيات الخضراء. أحدها هو خلايا الوقود - أصبح هذا الحل خليفة تكنولوجيا ناسا التي أرادوا استخدامها أثناء مهمتهم إلى المريخ. نقول كيف اتضح أن هذه الأنظمة تدعم مراكز البيانات.
/ Flickr / steve jurvetson / ccتكنولوجيا المريخ تزهر الطاقة
خلايا الوقود هي أجهزة تحول طاقة التفاعل الكيميائي إلى كهرباء. يعملون على الهيدروجين والغاز الطبيعي أو الغاز الحيوي. وفقًا
لتقرير صادر عن وزارة الطاقة الأمريكية ، لعام 2016 ، كانت السعة الإجمالية لجميع خلايا الوقود المصنعة في العالم 500 ميجاوات ، ووتيرة الإنتاج مستمرة في النمو.
يتم تصنيع هذه الأجهزة من قبل العديد من الشركات ، واحدة منها هي Bloom Energy.
تم
تطوير خلية وقود Bloom Energy بواسطة KR Sridhar في التسعينات. ثم عمل في مختبر علمي أنشأ أجهزة لوكالة ناسا. وطلبت وكالة الفضاء جهازًا يمكن استخدامه للحفاظ على الحياة في مستعمرة على سطح المريخ.
أنشأ Sridhar جهازًا يقسم الماء إلى أكسجين للتنفس والهيدروجين لوقود النقل. كانت تعمل بالطاقة الشمسية. كان من المفترض إرسال الجهاز إلى المريخ في عام 2001 ، ولكن تم إلغاء المهمة بسبب مشاكل فنية في الطائرة.
يعتقد سريدهار أنه إذا "قلبت" العمليات في الجهاز ، فستحصل على مصنع يولد الكهرباء من الهيدروجين والأكسجين. من أجل إنتاج هذه الأجهزة (خلايا الوقود) ، أسس شركة Bloom Energy.
تعمل خلايا الشركة على الغاز الطبيعي (ولكن يمكن استخدام الهيدروجين النقي). عندما يدخل خلية وقود ، يتم تحويل الميثان في تكوين الغاز الطبيعي إلى هيدروجين بسبب التفاعل مع بخار الماء ، والذي يتم تغذيته أيضًا في الجهاز. ثم يتأكسد الهيدروجين في الأنود ، مما يولد تيارًا.
الميزة الأكثر جاذبية في خلايا الوقود هي الصداقة البيئية. عندما يتم تشغيل الخلايا على غاز الميثان ، يتم إطلاق غازات الدفيئة ، ولكن في حجم أصغر بكثير من محطات الطاقة الحرارية. وفقًا
لـ Bloom Energy ، تنتج تقنيتها ثاني أكسيد الكربون بنسبة 60٪ أقل من TPPs بنفس السعة. إذا كان العنصر يعمل على الهيدروجين ، فإنه لا ينبعث منه سوى الماء ولا يضر بالبيئة.
"إحدى المزايا الرئيسية لخلايا الوقود هي صخبها. ليس لديهم مضخات أو مراوح أو أي مكونات متحركة. - تعليقات سيرجي بلكين ، رئيس قسم التطوير 1cloud.ru . - هذا مهم بشكل خاص لمراكز البيانات ، حيث يتراوح مستوى الضوضاء من 70 إلى 80 ديسيبل. إن إدخال مثل هذه الإمدادات الصامتة للطاقة يساعد مركز البيانات على تزويد الموظفين بظروف عمل أكثر راحة ".
تستخدم الشركات الكبيرة أجهزة Bloom Energy في مركز البيانات. إنها
تشبه ثلاجة صغيرة ، توضع فوق رفوف الخادم. خلايا الوقود نفسها (الموجودة في الداخل) مدمجة وتشغل مساحة صغيرة. يبلغ طول وعرض
خلية Bloom Bloom واحدة 10 سم ، ويقل سمكها عن سنتيمتر واحد. قوة هذا الجهاز 25 واط.
في عام 2017 ، عقدت Equinix ، وهي مزود لخدمات مركز البيانات ، صفقة مع المنظمة. ستزود Bloom Energy عشرات مراكز بيانات Equinix بخلايا الوقود الخاصة بها. تعمل Adobe و Walmart و Yahoo و Google و AT&T وشركات أخرى أيضًا مع Bloom Energy.
من يستخدم خلايا الوقود
شركات أخرى ترى المستقبل في خلايا الوقود. في عام 2017 ،
بدأت Microsoft
في بناء محطة للطاقة على أساس هذه التكنولوجيا. ستبلغ طاقة المحطة 10 ميجاوات ، وسينفق عملاق تكنولوجيا المعلومات 45 مليون دولار على إنشائها. ستمكّن خلايا الوقود شركة Microsoft من تقليل خسائر الطاقة التي تحدث عادةً عند نقلها إلى مركز البيانات.
وفقًا لشون جيمس ، رئيس برنامج أبحاث الطاقة التابع لشركة Microsoft ، تخطط الشركة لمضاعفة سعة المحطة تقريبًا في المستقبل وترى إمكانات كبيرة في التكنولوجيا. قال جيمس أيضًا إن Microsoft ستستخدم الغاز الطبيعي في العناصر في البداية ، لكنها ستتحول بعد ذلك إلى وقود الهيدروجين.
"محطات توليد الطاقة" من خلايا الوقود وتنتج التفاح. قامت الشركة بالفعل
ببناء تركيب 10 ميجاوات في مركز بيانات في مدينة العذراء ومحطة 4 ميجاوات في المكتب الرئيسي في كوبرتينو.
/ القوات الجوية / PDتقوم بعض المنظمات بتطوير خلايا الوقود الخاصة بها ،
مثل شركة السيارات دايملر . تخطط الإدارة لإنشاء مركز بيانات يعتمد بالكامل على الكهرباء الخضراء. سيتم توفير معظم الطاقة فيها بواسطة مولدات الرياح والألواح الشمسية. سيتم استخدام الكهرباء الزائدة لإنتاج وتخزين الهيدروجين لخلايا الوقود ، وسيتم استخدام الخلايا نفسها كمصدر طاقة مساعد لمراكز البيانات.
كما تستثمر حكومات البلدان الفردية في خلايا الوقود. تعمل ست محطات قائمة على خلايا وقود بسعة إجمالية 300 ميجاوات بالفعل في كوريا الجنوبية.
تحتل كوريا
المرتبة الأولى من حيث استهلاك الكهرباء في آسيا وهي من بين الدول العشر الأولى في العالم التي تلوث الغلاف الجوي أكثر من غيرها. علاوة على ذلك ، في كوريا ، تقع 70٪ من الأراضي على التلال والجبال ، لذلك لا توجد مساحة كافية لمولدات الرياح والطاقة الشمسية في البلاد. لذلك ، بحلول عام 2022 ، تخطط الحكومة لتوسيع السعة الإجمالية للمحطات الخلوية إلى 800 ميجاوات.
مساوئ وآفاق التكنولوجيا
العقبة الرئيسية أمام الشركات التي ترغب في إدخال خلايا الوقود هي تكلفة الجهاز. واحد واط من طاقة خلية بلوم إنرجي
يكلف 7-8 دولار. بالنسبة للألواح الشمسية ، فإن سعر الواط
هو 3 دولارات فقط. ويرجع ذلك جزئيًا إلى التكلفة العالية لمكونات خلية الوقود ، على سبيل المثال ، يتم استخدام محفز البلاتين هناك.
عيب آخر مميز فقط للأنظمة التي تعمل على الهيدروجين. هناك حاجة إلى بنية تحتية متطورة تقنيا لتخزين الوقود. الهيدروجين في الخزان ، إما في حالة سائلة أو مضغوطة. في الحالة الأولى ، يجب أن يحافظ المخزن على درجة حرارة أقل من -252.8 درجة مئوية ، وهي نقطة غليان الهيدروجين. في الثانية ، مطلوب ضغط 350-700 بار.
يأمل باحثو الشركات في حل هاتين المشكلتين في المستقبل القريب.
ينوون الاستمرار في تحسين عمليات الإنتاج ، والبحث عن مواد أكثر بأسعار معقولة وتقليل تكلفة الأجهزة. كما سيتم تطوير البنية التحتية للوقود. يقوم العلماء بإنشاء طرق كيميائية جديدة لتخزين الهيدروجين في شكل ممتص ، والذي لن يتطلب ضغطًا مرتفعًا أو درجة حرارة منخفضة.
نظرًا لارتفاع تكلفة خلايا الوقود ، من غير المحتمل أن يبدأ استخدامها على نطاق واسع في المستقبل القريب كمصدر رئيسي للكهرباء. على الأرجح ، ستنشئ الشركات أولاً أنظمة طاقة احتياطية تعتمد على الخلايا (كما تفعل Daimler). وسيعتمد الانتشار الإضافي للتكنولوجيا على الكيفية التي يمكن بها للمصنعين تقليل تكاليف الإنتاج.
بعض المنشورات من مدونة شركتنا: