未来数据中心会自带供电平台绿色数据中心
数据中心未来可能不只是处理和存储信息,除了负责提供页面,传递视频,托管社交网络之外,数据中心还可能生产自己的电。
数据中心会消耗很多能量,据纽约时报报道,2010年美国的数据中心总耗电达到76GWh,几乎占全国总耗电量的2%,因此企业也在保障数据中心稳定的同时积极寻找节能环保的方法。
微软的研发团队正在研发利用燃料电池为数据中心本身打造一个发电平台,提高可靠性和能效。
微软全球基础服务部门(这个部门负责管理微软的数据中心)高级研究员Sean James写道:“我们在尝试用一种不同寻常的解决方法,数据中心完全由燃料电池供电,直接供给服务器,数据中心需要一个内置的发电平台,这样可以有效的减少能量传输链上的损耗,利用率是传统数据中心的两倍。
数据中心一般由公用事业供电,或者使用可再生能源,如果是从电网购电,很可能就是燃烧发电。首先,燃料燃烧带动涡轮(或者用煤气、蒸汽)。涡轮再带动发电机发电,再通过电线传输给数据中心。
热力学定律告诉我们任何一个环节都会产生能量损耗,所以发电厂的电只有20%传输到服务器台,能量改变形式就会产生能量损耗,比如从化学能转变成蒸汽的热能,再转换成机械能等等。
James和其团队发现新发电平台的能量转换可以是原来的两倍,即40%
燃料分子被裂变成质子和电子(比如氢分子),只有质子可以通过,电子会直接从外电路穿过,产生电能,即氧化还原反应。
James的团队找出两种为数据中心供能的燃料——固体氧化物和熔融碳酸盐燃料。这两种燃料都可以产生碳氢化合物,比如甲烷(天然七和沼气都可以产生甲烷),这种方法还无需购买昂贵储存和使用气体的设备。
虽然燃料电池的布置和容量完全由数据中心运营者决定,但微软提供的是一个带有燃料电池的服务器机架,具备数万瓦的容量。这种设计让数据中心不再需要配电系统,取而代之的是一个燃料网络,服务器和燃料电池是隔离的,即使某一个燃料电池出现问题,只是影响某几个服务器机架,而不会影响整个服务器场。但还有一大挑战是,如何在稳定性、成本和能效上取得平衡。
James还指出:“不要太冷,不要太热,不要让燃料电池故障影响到太多的服务器,也不要让成本过高。燃料电池被内置在服务器之中,实现更高的可用性和能效。”
主要的障碍在于,燃料电池能否跟上数据中心的运转步伐,数据中心的请求需要在毫秒之内处理,但是燃料电池反应要慢的很多,可能要几秒来调节。就像电网需要平衡发电机和需求一样,数据中心也需要管理给予服务器负载的发电。
“在正向负载和负向负载加载后,燃料电池需要时间来调节气体体积和内部芯片热量。如果数据中心拥有一个相对一致的负荷曲线,那么相对其他更大的负载设施,当应用响应用户需求时,服务器机架级的负载变化要灵活地多。最大量级的电压瞬变来自服务器的能量循环。”
要研发出完全由燃料电池供电的数据中心还需要很多年的努力,但是随着数据中心存储越来越多的服务器和信息,设计出一种环保安全可靠的供电方式的需要已经十分迫切了。