Según las previsiones, para 2025, la industria de las comunicaciones (incluidos los centros de datos)
consumirá el 20% de toda la electricidad del planeta. Para reducir las emisiones, las empresas recurren cada vez más a tecnologías ecológicas. Una de ellas son las celdas de combustible: esta solución se convirtió en el sucesor de la tecnología de la NASA, que querían usar durante la misión a Marte. Contamos cómo resultó que estos sistemas alimentaron los centros de datos.
/ Flickr / steve jurvetson / ccTecnología Marciana Bloom Energy
Las pilas de combustible son dispositivos que convierten la energía de una reacción química en electricidad. Trabajan en hidrógeno, gas natural o biogás. Según un
informe del Departamento de Energía de EE. UU., Para 2016, la capacidad total de todas las celdas de combustible fabricadas en el mundo era de 500 megavatios, y el ritmo de producción continúa creciendo.
Dichos dispositivos son fabricados por varias compañías, una de ellas es Bloom Energy.
La pila de combustible de Bloom Energy fue
desarrollada por KR Sridhar en la década de 1990. Luego trabajó en un laboratorio científico que creó dispositivos para la NASA. Y la agencia espacial ordenó un dispositivo que podría usarse para mantener la vida en una colonia en Marte.
Sridhar creó un dispositivo que divide el agua en oxígeno para la respiración y el hidrógeno para el combustible de transporte. Fue alimentado por paneles solares. Se suponía que el dispositivo se enviaría a Marte en 2001, pero la misión se canceló debido a problemas técnicos con el avión.
Sridhar pensó que si "activa" los procesos en el dispositivo, obtendrá una planta que genera electricidad a partir de hidrógeno y oxígeno. Para la producción de tales dispositivos (pilas de combustible), fundó Bloom Energy.
Las células de la compañía funcionan con gas natural (pero pueden usar hidrógeno puro). Cuando ingresa a una celda de combustible, el metano en la composición del gas natural se convierte en hidrógeno debido a la interacción con el vapor de agua, que también se alimenta al dispositivo. Luego, el hidrógeno se oxida en el ánodo, lo que genera una corriente.
La característica más atractiva en las celdas de combustible es el respeto al medio ambiente. Cuando las células funcionan con metano, se liberan gases de efecto invernadero, pero en un volumen mucho menor que en las centrales térmicas. Según Bloom Energy, su tecnología produce un 60% menos de dióxido de carbono que los TPP con la misma capacidad. Si el elemento funciona con hidrógeno, emite solo agua y no daña el medio ambiente.
“Una de las principales ventajas de las celdas de combustible es su silenciosidad. No tienen bombas, ventiladores ni componentes móviles. - comenta Sergey Belkin, jefe del departamento de desarrollo 1cloud.ru . - Esto es especialmente importante para los centros de datos, donde el nivel de ruido oscila entre 70 y 80 dB. La introducción de tales fuentes de alimentación silenciosas ayuda al centro de datos a proporcionar a los empleados condiciones de trabajo más cómodas ".
Las grandes empresas están utilizando dispositivos de Bloom Energy en el centro de datos. Se
parecen a un mini refrigerador, que se coloca sobre los bastidores del servidor. Las celdas de combustible en sí (ubicadas dentro) son compactas y ocupan poco espacio. La longitud y el ancho de una
celda de Bloom Energy es de 10 cm, y el grosor es inferior a un centímetro. La potencia de dicho dispositivo es de 25 vatios.
En 2017, Equinix, un proveedor de servicios de centros de datos,
hizo un trato con la organización. Bloom Energy suministrará a docenas de centros de datos Equinix con sus celdas de combustible. Adobe, Walmart, Yahoo, Google, AT&T y otras compañías también
trabajan con Bloom Energy.
¿Quién más usa pilas de combustible?
Otras compañías ven el futuro en las celdas de combustible. En 2017, Microsoft
comenzó a construir una planta de energía basada en esta tecnología. La capacidad de la estación será de 10 megavatios, y el gigante de TI gastará $ 45 millones en su creación. Las celdas de combustible permitirán a Microsoft reducir las pérdidas de energía que generalmente ocurren cuando se transfiere al centro de datos.
Según Sean James, jefe del programa de investigación de energía de Microsoft, la compañía planea casi duplicar la capacidad de la estación en el futuro y ve un gran potencial en la tecnología. James también dijo que al principio Microsoft usará gas natural en los elementos, pero luego cambiará a combustible de hidrógeno.
"Plantas de energía" de pilas de combustible y crea Apple. La compañía ya ha
construido una instalación de 10 megavatios en un centro de datos en la ciudad de Maiden y una estación de 4 megavatios en la oficina central en Cupertino.
/ Fuerza Aérea / PDAlgunas organizaciones están desarrollando sus propias celdas de combustible,
como la compañía automotriz Daimler . La administración planea crear un centro de datos que dependerá completamente de la electricidad verde. La mayor parte de la energía será provista por generadores eólicos y paneles solares. El exceso de electricidad se utilizará para producir y almacenar hidrógeno para las celdas de combustible, y las celdas se utilizarán como fuente de energía auxiliar para los centros de datos.
Los gobiernos de países individuales también están invirtiendo en celdas de combustible. Seis estaciones basadas en celdas de combustible con una capacidad total de 300 megavatios ya están operando en Corea del Sur.
Corea
ocupa el primer lugar en términos de consumo de electricidad en Asia y se encuentra entre los diez principales estados mundiales que contaminan la atmósfera más que otros. Además, en Corea, el 70% del territorio cae en colinas y montañas, por lo que no hay suficiente espacio para generadores eólicos y solares en el país. Por lo tanto, para 2022, el gobierno planea expandir la capacidad total de las estaciones celulares a 800 megavatios.
Desventajas y perspectivas de la tecnología.
El principal obstáculo para las empresas que desean introducir celdas de combustible es el costo del dispositivo. Un vatio de energía de celda de Bloom Energy
cuesta $ 7-8. Para un panel solar, el precio de un vatio
es de solo $ 3. Esto se debe en parte al alto costo de los componentes de la celda de combustible, por ejemplo, allí se usa un catalizador de platino.
Otra desventaja es característica solo para sistemas que funcionan con hidrógeno. Se necesita una infraestructura técnicamente sofisticada para almacenar combustible. El hidrógeno
está en un tanque, ya sea en estado líquido o comprimido. En el primer caso, el almacén debe mantener una temperatura por debajo de -252.8 ° C, el punto de ebullición del hidrógeno. En el segundo, se requiere una presión de 350–700 bar.
Los investigadores de las empresas esperan resolver ambos problemas en el futuro cercano. Tienen la
intención de continuar mejorando los procesos de producción, buscar materiales más asequibles y reducir el costo de los dispositivos. También se desarrollará la infraestructura para el combustible. Los científicos están creando nuevos métodos químicos para almacenar hidrógeno en forma absorbida, que no requerirá alta presión o baja temperatura.
Debido al alto costo de las celdas de combustible, es poco probable que en un futuro cercano comiencen a usarse masivamente como la principal fuente de electricidad. Lo más probable es que las empresas primero creen sistemas de energía de respaldo basados en celdas (como lo hace Daimler). Y la mayor difusión de la tecnología dependerá de cómo los fabricantes puedan reducir los costos de producción.
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