Prognosen zufolge wird die Kommunikationsbranche (einschließlich Rechenzentren) bis 2025 20% des gesamten Stroms auf dem Planeten
verbrauchen . Um die Emissionen zu reduzieren, wenden sich Unternehmen zunehmend umweltfreundlichen Technologien zu. Eine davon sind Brennstoffzellen - diese Lösung wurde zum Nachfolger der NASA-Technologie, die sie während der Mission zum Mars einsetzen wollten. Wir erzählen, wie sich herausstellte, dass diese Systeme die Rechenzentren mit Strom versorgten.
/ Flickr / steve jurvetson / ccMars-Technologie blüht Energie
Brennstoffzellen sind Geräte, die die Energie einer chemischen Reaktion in Elektrizität umwandeln. Sie arbeiten mit Wasserstoff, Erdgas oder Biogas. Laut
einem Bericht des US-Energieministeriums belief sich die Gesamtkapazität aller weltweit hergestellten Brennstoffzellen für 2016 auf 500 Megawatt, und die Produktionsraten steigen weiter.
Solche Geräte werden von mehreren Unternehmen hergestellt, eines davon ist Bloom Energy.
Die Brennstoffzelle von Bloom Energy wurde in den 1990er
Jahren von KR Sridhar entwickelt. Dann arbeitete er in einem wissenschaftlichen Labor, das Geräte für die NASA entwickelte. Und die Raumfahrtbehörde bestellte ein Gerät, mit dem das Leben in einer Kolonie auf dem Mars aufrechterhalten werden kann.
Sridhar entwickelte ein Gerät, das Wasser zur Atmung in Sauerstoff und Wasserstoff zum Transport von Kraftstoff aufspaltet. Es wurde von Sonnenkollektoren angetrieben. Das Gerät sollte 2001 zum Mars geschickt werden, die Mission wurde jedoch aufgrund technischer Probleme mit dem Flugzeug abgesagt.
Sridhar dachte, wenn Sie die Prozesse im Gerät „drehen“, erhalten Sie eine Anlage, die aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom erzeugt. Für die Herstellung solcher Geräte (Brennstoffzellen) gründete er Bloom Energy.
Die Zellen des Unternehmens werden mit Erdgas betrieben (können jedoch reinen Wasserstoff verwenden). Beim Eintritt in eine Brennstoffzelle wird Methan in der Zusammensetzung von Erdgas aufgrund der Wechselwirkung mit Wasserdampf, der ebenfalls in die Vorrichtung eingespeist wird, in Wasserstoff umgewandelt. Dann wird Wasserstoff an der Anode oxidiert, wodurch ein Strom erzeugt wird.
Das attraktivste Merkmal bei Brennstoffzellen ist die Umweltfreundlichkeit. Wenn Zellen mit Methan betrieben werden, werden Treibhausgase freigesetzt, jedoch in einem viel geringeren Volumen als in Wärmekraftwerken. Laut Bloom Energy produziert ihre Technologie 60% weniger Kohlendioxid als TPPs mit derselben Kapazität. Wenn das Element mit Wasserstoff betrieben wird, gibt es nur Wasser ab und schadet der Umwelt nicht.
„Einer der Hauptvorteile von Brennstoffzellen ist ihre Geräuschlosigkeit. Sie haben keine Pumpen, Lüfter oder beweglichen Komponenten. - kommentiert Sergey Belkin, Leiter der Entwicklungsabteilung 1cloud.ru . - Dies ist besonders wichtig für Rechenzentren, in denen der Geräuschpegel zwischen 70 und 80 dB liegt. Die Einführung solcher leiser Netzteile hilft dem Rechenzentrum, den Mitarbeitern komfortablere Arbeitsbedingungen zu bieten. “
Große Unternehmen verwenden Bloom Energy-Geräte im Rechenzentrum. Sie
ähneln einem Minikühlschrank, der sich über den Server-Racks befindet. Die Brennstoffzellen selbst (im Inneren) sind kompakt und nehmen wenig Platz ein. Die Länge und Breite einer Bloom Energy-
Zelle beträgt 10 cm und die Dicke weniger als einen Zentimeter. Die Leistung eines solchen Geräts beträgt 25 Watt.
Im Jahr 2017 hat Equinix, ein Anbieter von Rechenzentrumsdiensten,
einen Vertrag mit der Organisation abgeschlossen. Bloom Energy wird Dutzende von Equinix-Rechenzentren mit seinen Brennstoffzellen versorgen. Adobe, Walmart, Yahoo, Google, AT & T und andere Unternehmen arbeiten ebenfalls mit Bloom Energy zusammen.
Wer sonst noch Brennstoffzellen verwendet
Andere Unternehmen sehen die Zukunft in Brennstoffzellen. Im Jahr 2017 begann Microsoft
mit dem Bau eines Kraftwerks auf Basis dieser Technologie. Die Kapazität der Station wird 10 Megawatt betragen, und der IT-Riese wird 45 Millionen US-Dollar für seine Schaffung ausgeben. Mit Brennstoffzellen kann Microsoft die Energieverluste reduzieren, die normalerweise bei der Übertragung an das Rechenzentrum auftreten.
Laut Sean James, Leiter des Energieforschungsprogramms von Microsoft, plant das Unternehmen, die Kapazität der Station in Zukunft fast zu verdoppeln, und sieht großes Potenzial in der Technologie. James sagte auch, dass Microsoft zunächst Erdgas in den Elementen verwenden wird, dann aber auf Wasserstoff umsteigen wird.
"Kraftwerke" aus Brennstoffzellen und schafft Apple. Das Unternehmen hat bereits eine 10-Megawatt-Anlage in einem Rechenzentrum in der Stadt Maiden und eine 4-Megawatt-Station in der Zentrale in Cupertino gebaut.
/ Luftwaffe / PDEinige Organisationen entwickeln ihre eigenen Brennstoffzellen,
wie beispielsweise das Automobilunternehmen Daimler . Das Management plant die Einrichtung eines Rechenzentrums, das vollständig auf Ökostrom angewiesen ist. Der größte Teil der Energie wird von Windgeneratoren und Sonnenkollektoren bereitgestellt. Der überschüssige Strom wird zur Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff für Brennstoffzellen verwendet, und die Zellen selbst werden als Hilfsenergiequelle für Rechenzentren verwendet.
Die Regierungen einzelner Länder investieren ebenfalls in Brennstoffzellen. In Südkorea sind bereits sechs Brennstoffzellenstationen mit einer Gesamtleistung von 300 Megawatt in Betrieb.
Korea
steht beim Stromverbrauch in Asien
an erster Stelle und gehört zu den zehn größten Staaten der Welt, die die Atmosphäre stärker verschmutzen als andere. Darüber hinaus fallen in Korea 70% des Territoriums auf Hügeln und Bergen, sodass im Land nicht genügend Platz für Wind- und Solargeneratoren vorhanden ist. Daher plant die Regierung, die Gesamtkapazität der zellbasierten Stationen bis 2022 auf 800 Megawatt zu erhöhen.
Nachteile und Perspektiven der Technologie
Das Haupthindernis für Unternehmen, die Brennstoffzellen einführen möchten, sind die Kosten des Geräts. Ein Watt Bloom Energy-Zellenleistung
kostet 7-8 USD. Für ein Solarpanel
beträgt der Preis für ein Watt nur 3 US-Dollar. Dies ist teilweise auf die hohen Kosten der Komponenten der Brennstoffzelle zurückzuführen, beispielsweise wird dort ein Platinkatalysator verwendet.
Ein weiterer Nachteil ist nur für Systeme charakteristisch, die mit Wasserstoff betrieben werden. Zum Speichern von Kraftstoff ist eine technisch hoch entwickelte Infrastruktur erforderlich. Wasserstoff
befindet sich in einem Tank, entweder in flüssiger oder in komprimiertem Zustand. Im ersten Fall muss das Lagerhaus eine Temperatur unter -252,8 ° C, dem Siedepunkt von Wasserstoff, halten. Im zweiten Fall ist ein Druck von 350–700 bar erforderlich.
Forscher von Unternehmen hoffen, diese beiden Probleme in naher Zukunft lösen zu können. Sie
wollen die Produktionsprozesse weiter verbessern, nach günstigeren Materialien suchen und die Kosten für Geräte senken. Die Infrastruktur für Kraftstoff wird ebenfalls ausgebaut. Wissenschaftler entwickeln neue chemische Methoden zur Speicherung von Wasserstoff in absorbierter Form, die keinen hohen Druck oder keine niedrige Temperatur erfordern.
Aufgrund der hohen Kosten für Brennstoffzellen ist es unwahrscheinlich, dass sie in naher Zukunft massiv als Hauptstromquelle genutzt werden. Höchstwahrscheinlich werden Unternehmen zuerst Backup-Stromversorgungssysteme auf Basis von Zellen erstellen (wie es Daimler tut). Und die weitere Verbreitung der Technologie wird davon abhängen, wie Hersteller die Produktionskosten senken können.
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