Segundo as previsões, até 2025, o setor de comunicações (incluindo data centers)
consumirá 20% de toda a eletricidade do planeta. Para reduzir as emissões, as empresas estão cada vez mais se voltando para tecnologias verdes. Uma delas são células de combustível - essa solução se tornou a sucessora da tecnologia da NASA, que eles queriam usar durante a missão a Marte. Contamos como esses sistemas alimentaram os data centers.
/ Flickr / steve jurvetson / ccMarciano Tecnologia Bloom Energia
As células de combustível são dispositivos que convertem a energia de uma reação química em eletricidade. Eles trabalham com hidrogênio, gás natural ou biogás. De acordo com um
relatório do Departamento de Energia dos EUA, para 2016, a capacidade total de todas as células de combustível fabricadas no mundo era de 500 megawatts e as taxas de produção continuam a crescer.
Esses dispositivos são fabricados por várias empresas, uma delas é a Bloom Energy.
A célula de combustível da Bloom Energy foi
desenvolvida pela KR Sridhar nos anos 90. Então ele trabalhou em um laboratório científico que criou dispositivos para a NASA. E a agência espacial encomendou um dispositivo que pudesse ser usado para manter a vida em uma colônia em Marte.
Sridhar criou um dispositivo que dividia a água em oxigênio para respiração e hidrogênio para combustível de transporte. Foi alimentado por painéis solares. O dispositivo deveria ser enviado para Marte em 2001, mas a missão foi cancelada devido a problemas técnicos com a aeronave.
Sridhar achava que, se você "transforma" os processos no dispositivo, obtém uma planta que gera eletricidade a partir de hidrogênio e oxigênio. Para a produção de tais dispositivos (células de combustível), ele fundou a Bloom Energy.
As células da empresa operam com gás natural (mas podem usar hidrogênio puro). Quando entra em uma célula de combustível, o metano na composição do gás natural é convertido em hidrogênio devido à interação com o vapor de água, que também é alimentado no dispositivo. Então o hidrogênio é oxidado no ânodo, o que gera uma corrente.
A característica mais atraente nas células de combustível é a compatibilidade com o meio ambiente. Quando as células são operadas com metano, os gases de efeito estufa são liberados, mas em um volume muito menor do que nas usinas termelétricas. Segundo
a Bloom Energy, sua tecnologia produz 60% menos dióxido de carbono do que os TPPs com a mesma capacidade. Se o elemento funciona com hidrogênio, emite apenas água e não agride o meio ambiente.
“Uma das principais vantagens das células a combustível é o silêncio. Eles não têm bombas, ventiladores ou componentes móveis. - comenta Sergey Belkin, chefe do departamento de desenvolvimento 1cloud.ru . - Isso é especialmente importante para data centers, onde o nível de ruído varia de 70 a 80 dB. A introdução dessas fontes de alimentação silenciosas ajuda o centro de dados a fornecer aos funcionários condições de trabalho mais confortáveis. ”
Grandes empresas estão usando dispositivos Bloom Energy no data center. Eles se
assemelham a um frigobar, que é colocado acima dos racks do servidor. As próprias células de combustível (localizadas no interior) são compactas e ocupam pouco espaço. O comprimento e a largura de uma
célula da Bloom Energy são 10 cm e a espessura é menor que um centímetro. A potência desse dispositivo é de 25 watts.
Em 2017, a Equinix, fornecedora de serviços de data center,
fez um acordo com a organização. A Bloom Energy fornecerá dezenas de data centers da Equinix com suas células de combustível. Adobe, Walmart, Yahoo, Google, AT&T e outras empresas também
trabalham com a Bloom Energy.
Quem mais usa células de combustível
Outras empresas veem o futuro em células a combustível. Em 2017, a Microsoft
começou a construir uma usina baseada nessa tecnologia. A capacidade da estação será de 10 megawatts e a gigante de TI gastará US $ 45 milhões em sua criação. As células de combustível permitirão à Microsoft reduzir as perdas de energia que normalmente ocorrem quando são transferidas para o data center.
De acordo com Sean James, chefe do programa de pesquisa de energia da Microsoft, a empresa planeja quase dobrar a capacidade da estação no futuro e vê um grande potencial na tecnologia. James também disse que, a princípio, a Microsoft usará gás natural nos elementos, mas depois mudará para combustível de hidrogênio.
"Usinas de energia" a partir de células de combustível e cria a Apple. A empresa já
construiu uma instalação de 10 megawatts em um data center na cidade de Maiden e uma estação de 4 megawatts na sede em Cupertino.
/ Força Aérea / DPAlgumas organizações estão desenvolvendo suas próprias células de combustível,
como a empresa automotiva Daimler . A administração planeja criar um data center que conte com a eletricidade verde. A maior parte da energia será fornecida por geradores eólicos e painéis solares. O excesso de eletricidade será usado para produzir e armazenar hidrogênio para células de combustível, e as próprias células serão usadas como fonte de energia auxiliar para data centers.
Os governos de países individuais também estão investindo em células de combustível. Seis estações baseadas em células de combustível com capacidade total de 300 megawatts já estão em operação na Coréia do Sul.
A Coréia
ocupa o primeiro
lugar em termos de consumo de eletricidade na Ásia e está entre os dez principais países do mundo que poluem a atmosfera mais do que outros. Além disso, na Coréia, 70% do território cai em colinas e montanhas, portanto, não há espaço suficiente para geradores eólicos e solares no país. Portanto, até 2022, o governo planeja expandir a capacidade total das estações baseadas em células para 800 megawatts.
Desvantagens e perspectivas da tecnologia
O principal obstáculo para as empresas que desejam introduzir células de combustível é o custo do dispositivo. Um watt de energia de célula da Bloom Energy
custa US $ 7 a 8. Para um painel solar, o preço de um watt
é de apenas US $ 3. Isso se deve em parte ao alto custo dos componentes da célula de combustível, por exemplo, um catalisador de platina é usado lá.
Outra desvantagem é característica apenas para sistemas que operam com hidrogênio. É necessária uma infraestrutura tecnicamente sofisticada para armazenar combustível. O hidrogênio
está em um tanque, no estado líquido ou no estado comprimido. No primeiro caso, o armazém deve manter uma temperatura abaixo de -252,8 ° C, o ponto de ebulição do hidrogênio. No segundo, é necessária uma pressão de 350 a 700 bar.
Pesquisadores de empresas esperam resolver esses dois problemas no futuro próximo. Eles
pretendem continuar a melhorar os processos de produção, procurar materiais mais acessíveis e reduzir o custo dos dispositivos. A infraestrutura para combustível também será desenvolvida. Os cientistas estão criando novos métodos químicos para armazenar hidrogênio na forma absorvida, que não exigirão alta pressão ou baixa temperatura.
Devido ao alto custo das células de combustível, é improvável que, no futuro próximo, elas comecem a ser massivamente usadas como a principal fonte de eletricidade. Provavelmente, as empresas primeiro criarão sistemas de energia de backup baseados em células (como a Daimler faz). E a disseminação adicional da tecnologia dependerá de como os fabricantes podem reduzir os custos de produção.
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