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今年6月初，两个40英尺长的海运集装箱里装着的氢燃料电池正在加速运行，工程师们聚集在笔记本电脑前，观察着这台史无前例的氢能发电机里电池的状态、健康状况和功率输出等数据。
微软数据中心高级开发团队首席基础设施工程师马克·蒙罗(Mark Monroe)喊道:“没错,现在运行的电源是3兆瓦。”
建造燃料电池系统的公司Plug的工程师们热烈地鼓掌,顶风扇和蒸汽管通过容器发出的白色噪声.这是微软在寻找零碳替代备用柴油发电机的最新里程碑。备用柴油发电机可以在停电或其他服务中断的情况下继续运行。
微软数据中心首席研究员肖恩·詹姆斯(Sean James)说:“对于数据中心行业来说,我们刚刚看到月球升起。我们拥有零碳发电机令人兴奋。
数据中心是云计算背后的物理基础设施,是一个存储猫视频和度假照片的场所,是远程工作人员聚在一起进行虚拟会议的地方,这是一个玩家聚集在一起建造世界、赛车和炸毁敌人的地方。它们使世界各地的企业能够实现数字转型,使他们能够快速安全地响应客户的需求,并管理供应链物流。
从本质上讲，数据中心是一个令人惊奇的仓库,它包含了数千个计算机服务器,同时维护这些服务器的设备 24 小时, 每周 7 天 。这包括能够保持服务器在正常温度的机器,以及电池和发电机，即使电网中断,电力供应也可以持续维持.
詹姆斯说:“数据中心之所以成为数据中心，是因为它可以在电网无法运行的情况下持续运行，保持工作。这就是数据中心和堆满电脑的仓库的区别。”
新一代的发电机
微软致力于为数据中心客户提供“五九”服务可用性,这意味着数据中心在99.99%的时间内运行。为了做到这一点，数据中心运营商在某种程度上依赖所谓的“不间断供电”(UPS)中的电池,在发生停电时启动电池,通过备份发电机向服务器提供电力.
为了确保发电机随时准备就绪，微软会定期对它们进行测试，并执行所谓的负载测试，以确保来自服务器和其他数据中心设备的电力负载能够可靠地传输到发电机上。
虽然没有经常使用备用发电机,但当电力停电时,它们至关重要。当备份发电机运行时,他们通常使用化石燃料,然而微软(Microsoft)承诺为实现2030年零碳排放的目标，将停止使用柴油，并探讨可持续燃料的替代方案。
例如，2021年11月,微软在瑞典推出了一个可持续的数据中心地区,它使用瑞典的燃料供应商Preem's Evolution Diesel Plus作为发电机燃料。这种柴油至少含有50%的可再生原料,与标准化石柴油混合燃料相比,其净二氧化碳排放量几乎大幅减少。
微软环境总监卢卡斯·乔帕(Lucas Joppa)说从长远来看，质子交换膜(PEM)燃料电池技术可能是一个可行的无碳排放解决方案。PEM燃料电池通过化学反应将氢和氧结合起来,发电,供热和供水--不燃烧,没有颗粒物，没有碳排放。
莱斯特的 PEM 燃料电池试验证明了该技术在3万亿瓦的可行性,这是数据中心第一次在备份发电机的规模上测试。一旦绿色氢是可用和经济的,这种固定备用电源可以应用于所有行业.“三兆瓦非常有趣,因为现在我们使用的柴油发电机的尺寸是这样的,”乔帕说。
“我们建立了一个远景
2013年，微软与加州大学欧文分校(University of California, Irvine)的国家燃料电池研究中心(National fuel cell Research Center)开始探索燃料电池技术，在那里，他们测试了使用固体氧化物燃料电池(SOFC)来供电计算机服务器的车架的想法。这个燃料电池由天然气提供燃料,现在它不是宝贵的生命。
在2018年,微软认定 PEM燃料电池是备用柴油发电机的潜在解决方案。 PEM燃料电池通常在汽车工业中使用,因为它像柴油机一样,可以快速启动和关闭,并且可以跟踪负荷,并且是数据中心的备用电源。
2018年，微软正在与科罗拉多州戈登的国家可再生能源实验室的工程师合作,65 kW PEM燃料电池发电机用于电源计算机柜。然后，在2020年，这个团队雇佣了位于犹他州盐湖城的Power Innovations,建立和测试一个系统,该系统可由250千瓦氢燃料电池系统供电,连续48小时,供10台数据中心服务器使用。
经过成功的概念验证演示后,小组开始证明三兆瓦系统的可行性,这个系统足够大以取代数据中心的柴油发电机,然而,测试面临的主要问题是没有人曾建造三兆瓦的 PEM燃料电池系统。其能量足以为大约1万台计算机服务器或600个家庭供电。
建造三兆瓦的燃料电池系统是一项挑战,它引起了莱斯特的插头工程师的共鸣。浦格是燃油电池和绿色氢技术商业开发的先驱,该公司为整个绿色氢生态系统提供解决方案,从生产、运输到储存、加工和分配。125千瓦的燃料电池--每个容器内有18千瓦--是公司制造的最大的燃料电池。三兆瓦的燃料电池系统是Plug最大的应用。因为这个系统比以前任何建立的系统都大,所以所有的零件都是大的。从压缩机、换热器到网格大小的变压器,还有氢管道。
该系统是在该公司研发和制造ProGen燃料电池生产线的总部停车场旁边的一个混凝土平台上组装的。暴露的线条和管子是水平交叉的, radiator风扇的帽子挂在容器上,让系统看起来像第一个迭代的原型。但建造这个系统的工程师们并不担心它的外观。
“这是我做过的最酷的事情，”Plug公司大功率固定设备组的新一代电气工程师Hannah Baldwin说，”“我不知道如何在职业生涯中超越这一点。太多的谜题要拼凑起来。看到他们聚在一起，工作良好、稳定，是值得的。”
备用电源
经过3兆瓦的燃料电池发电机的里程碑之后,微软已启动测试以证明其在实际条件下的表现,确定它是否能在真实环境中运行。测试的关键在于燃料电池能否快速产生 diesel 发电机的功率。所以，需要模拟数据中心的工作周期,其中之一就是停电。当停电发生时，UPS的电池可以运行数据中心数分钟,这对于柴油或氢发电机来说是足够的。理论上，一旦启动备份发电机,只要有燃料供应，这允许数据中心无限期运行。
从6月那一天开始，在接下来的几周里，微软对3兆瓦的氢燃料电池系统进行了测试，测试的目的是让柴油发电机合格，以证明它可以可靠地运行，包括模拟停电和长时间运行。
随着原型测试和概念验证的完成,插头重点在于推出一种优化的商业高功率固定燃料电池系统,这个系统占地面积比拉塔姆停车场附近的平台更小,更流畅、更美观。微软将在研究数据中心安装第二代燃料电池系统,工程师们将在那里学习如何使用和部署新技术,包括发展氢安全协议。
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编辑:风氢青年记者:氢氢我的心脏审计:氢云仙女
来源：氢云链
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全球氢人精神家
青岛2018年
