Caterpillar Electric Power и Microsoft объявили об успешном эксперименте, в ходе которого для питания дата-центра применялись исключительно водородные топливные ячейки. Как сообщает пресс-служба Caterpillar, они обеспечивали электричеством ЦОД Microsoft в течение 48 часов.

Партнёры привлекли к сотрудничеству разработчика топливных ячеек — компанию Ballard Power Systems. Использовались крупноформатный водородный элемент для энергоснабжения дата-центра Microsoft в Шайенне (штат Вайоминг). Эксперимент имеет вполне прикладное значение — резервные источники питания на водородном топливе в последнее время всё чаще рассматриваются как альтернатива дизельным, но жизнеспособность технологии до сих пор под вопросом.

Компании провели демонстрацию с использованием водородных источников питания на высоте 1855 м над уровнем моря при температуре ниже нуля. Топливные ячейки интегрировали в подстанцию дата-центра. Caterpillar выступила координатором проекта. Помимо водородной батареи Ballard мощностью 1,5 МВт применялась аккумуляторная система Cat Power Grid Stabilization (PGS) 1260 и контроллер Caterpillar.

Изображение: Ballard Power Systems

Microsoft, пообещавшая добиться статуса «углеродно-отрицательной» компании к 2030 году, внимательно следит за потенциалом водородных топливных элементов. В 2020 году она провела эксперимент по питанию серверов с помощью элементов мощностью 250 кВт в течении 48 часов. В 2021 году был задуман новый, более масштабный проект в рамках инициативы H2@Scale Министерства энергетики США. Нынешняя демонстрация как раз и является итогом данного проекта. А в 2022 году Microsoft и Plug Power успешно протестировали 3-МВт водородную батарею для резервного питания ЦОД.

Хотя водородные технологии продолжают развиваться, до массового внедрения в ЦОД пройдёт ещё немало времени. Во-первых, этот газ по-прежнему значительно дороже дизеля, хотя его стоимость продолжает падать, во-вторых, он весьма взрывоопасен, поэтому требует сложных и дорогих систем хранения и транспортировки. Впрочем, в Microsoft заявили, что демонстрация результатов исследования и открытия в сфере водородных топливных решений поможет компании стать «углеродно-негативной» в объявленные ранее сроки.

Концерны Honda и Mitsubishi намерены протестировать работу небольшого дата-центра, функционирующего на водороде. Как сообщает Datacenter Dynamics, газ будет получаться методом электролиза на заводе, оператором которого выступает Tokuyama Corporation.

На этом заводе водород является побочным продуктом, в основном предприятие ориентировано на получение гипохлорита натрия и хлора. Сейчас водород отдаётся местной электростанции. Honda будет б/у водородные топливные ячейки, ранее использовавшиеся в электромобилях, а Mitsubishi — применять полученную от них энергию для питания ЦОД.

Электромобили на водородных топливных ячейках позиционируются, как альтернатива аккумуляторным вариантам, но пока не получили широкого распространения из-за относительно низкого суммарного КПД. Впрочем, не исключается использование «водородных» грузовиков благодаря относительно быстрому процессу заправки баков — это гораздо быстрее, чем зарядка больших аккумуляторов.

Калифорнийский вариант. Источник изображения: Honda

Компании не уточняют, насколько большим будет новый дата-центр, но уже продемонстрировали объект размером с грузовой контейнер. Ранее Honda тестировала водородные топливные ячейки в своей американской штаб-квартире в Калифорнии, где их применяли в качестве резервного источника питания для ЦОД. Новый совместный проект поддержан японской Организацией по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO).

Пилотное тестирование будет проводиться до 31 марта 2026. Партнёры ожидают, что б/у ячейки позволят возводить недорогие стационарные водородные электростанции, что будет способствовать декарбонизации. Также будет оцениваться сама идея водородного энергообеспечения строящихся в регионе дата-центров.

Япония стала одной из немногих стран с довольно большим парком авто на водородных топливных элементах, поэтому недостатка в соответствующих ячейках не предвидится. Впрочем, и других решений на водороде предлагается немало. Например, с собственным проектом выступала Rolls-Royce, а ECL привлекла первые средства на создание автономных модульных ЦОД на водородном топливе.

Компания EdgeCloudLink (ECL) привлекла средства для производства своих первых модульных, безопасных и автономных дата-центров, передаёт Network World. Основным источником питания таких ЦОД станут водородные топливные элементы, что, по словам создателей, обеспечит не только нулевой углеродный выброс, но и бесперебойную работу 99,9999 % времени. Разработчик, наконец, привлёк необходимые для старта средства.

Компания привлекла $7 млн в ходе стартового финансирования, возглавленного Molex Ventures и Hyperwise Ventures. Предполагается, что средства используют для расширения присутствия на рынке и строительства первого ЦОД при штаб-квартире ECL в Маунтин-Вью (Калифорния).

Модульные ЦОД компании представляют собой напечатанные на 3D-принтере 1-МВт «кирпичики», которые позволяют легко масштабировать ёмкость. ECL планирует работать по модели ЦОД-как-сервис и ориентирована на операторов среднего размера, а также корпоративных заказчиков. В ECL утверждают, что TCO её дата-центров составляет ⅔ от совокупной стоимости владения в случае использования колокации на промежутке в пять лет. Заявленный уровень PUE составляет всего 1,05, а плотность размещения достигает 50 кВт на стойку.

Источник изображения: La-Rel Easter/unsplash.com

Одним из главных преимуществ ЦОД ECL является их безопасность и необременительность для регионов, в которых они будут размещены. Такие объекты не потребляют местную энергию и воду, не имеют вредных выбросов и работают почти бесшумно. Более того, получаемая в ходе работы вода тоже попадает в систему охлаждения ЦОД. В результате модульные ЦОД идеально подходят, например, для размещения в отдалённых от энергетических магистралей и другой инфраструктуры местах. ECL также утверждает, что её решение сокращает сроки планирования и возведения ЦОД с полутора-двух лет до 6–9 мес.

Американская Green Energy Partners (GEP), специализирующаяся на ЦОД и энергетике, как сообщает DataCenter Dynamics, намерена возвести сразу 30 новых ЦОД по соседству с АЭС. Впоследствии компания планирует построить новые источники энергии для основного и резервного питания этих дата-центров. Причём речь идёт об атомной и водородной энергетике.

Строительство предполагается вести на участке рядом с 1,6-ГВт АЭС Surry Nuclear Power Plant, принадлежащей оператору Dominion Energy — здесь GEP приобрела участок площадью около 260 га. Два реактора станции (PWR) будут эксплуатироваться минимум до 2052–2053 гг. Они обеспечат новые ЦОД энергией на первое время, а когда дата-центры начнут приносить существенную прибыль, рядом будут построены и малые модульные реакторы (SMR).

Первый этап возведения кампусов начнётся в 2024 году. Они будут расположены между «долиной дата-центров» в Северной Вирджинии (преимущественно в округе Лаудон) и наземной станцией подключения подводных ВОЛС в Вирджиния-Бич. Это позволит разгрузить север региона, например — в округе Лаудон ЦОД потребляют около 20 % всей электроэнергии, из-за чего дальнейшее развитие индустрии ЦОД здесь затруднено из-за нехватки электричества и даже недостатка ЛЭП.

Источник изображения: NuScale

Изначально ЦОД будут питаться от уже существующей электросети, но позже будет организовано строительство 250-МВт SMR. Более того, в ближайшие 10–15 лет они будут не только давать «безуглеродную» энергию для ЦОД, но и станут использоваться для производства «зелёного» водорода для резервных генераторов всё тех же ЦОД и продажи сторонним заказчикам, в том числе для подачи по существующим газопроводам в смеси с природным газом. Ожидается, что реакторы займут площадь 14 га, а ещё 8 га — мощности для производства водорода.

Предполагается, что на площадке будут использоваться реакторы Voygr компании NuScale, уже сотрудничающей с Shell в деле изучения возможностей SMR для электролиза. Главная проблема в том, что энергия именно такого реактора на данный момент стоит $90 за МВт·ч — это не только дороже электричества из обычных источников, но даже и энергии из возобновляемых источников, солнечных или ветряных электростанций. В остальном проект представляет собой почти идеальную комбинацию, обеспечивающую производство и потребление зелёной энергии вблизи готовой кабельной инфраструктуры.

Возведение ЦОД рядом с прицелом на использование атомной энергии — уже не уникальный случай. Так, в конце января Talen Energy завершила строительство первой очереди ЦОД при АЭС в Пенсильвании, а Bahnhof собирается построить в Стокгольме реактор для питания своего дата-центра. При этом Вирджиния обгоняет по ёмкости сверхкрупных дата-центров и Европу, и Китай, поэтому малые модульные реакторы могут стать именно тем решением, которое позволит разгрузить местную энергетическую инфраструктуру.

Дизель-генератор — неотъемлемая часть подсистемы резервного питания любого серьёзного ЦОД, но по природе своей он не может похвастаться нейтральностью выхлопа. Многие ищут традиционным генераторам замену, и в их числе Microsoft. На днях компания сообщила, что ей удалось достичь важной вехи в освоении водородных топливных элементов, которые, по замыслу Microsoft, и должны заменить традиционные дизель-генераторы в принадлежащих ей центрах обработки данных.

Компания начала тестирование новой генераторной станции мощностью 3 МВт, построенной на базе топливных ячеек с протонообменной мембраной (PEM). Она способна обеспечивать питание 10 тыс. серверов. С топливными элементами компания экспериментирует давно, ещё с 2013 года, но более ранние разработки использовали природный газ и не по факту не являлись такими уж экологичными.

Тестовая станция мощностью 3 мВт. Источник: Microsoft/John Brecher

Разработать водородные PEM-ячейки компании удалось в сотрудничестве с Plug Power. В течение нескольких недель июня компании совместно протестировали прототип генератора нового поколения. Новая система, выбрасывающая в атмосферу лишь нагретый водяной пар, сработала успешно, так что Plug Power уже работает над созданием коммерческой версии системы.

Протонообменная мембрана: конструкция и принцип действия. Источник: Encyclopedia Britannica

Первый же экземпляр будет установлен научно-исследовательском центре Microsoft, но пока конкретных сроков пока озвучено не было. У IT-гиганта большие надежды на подобные технологии: к 2030 году компания планирует обновить системы резервного питания во всех своих ЦОД.

В работе система выделяет только горячий водяной пар. Источник: Microsoft/John Brecher

Правда, в полной экологичности водородных топливных элементов есть сомнения: работают они без вредных выбросов, но само их производство может оказаться далеко не таким чистым, как эксплуатация. Тем не менее, администрация США одобрила план стоимостью $8 млрд по развитию производства водорода в рамках программы альтернатив ископаемому топливу. В Европе есть аналогичные инициативы — как совсем скромные (€2,5 млн), так и весьма крупные (€1 млрд).