燃料電池應用在數據中心:進化還是革命

來源:中國氫能源網作者:中國氫能源網發布時間:2016-01-05

???? 如今,數據中心行業廠商越來越熟悉布魯姆能源(Bloom)公司生產的燃料電池。人們可以在eBay公司、Equinix公司、蘋果公司、CenturyLink、AT&T、NTT美國公司,以及Verizon公司等運營的數據中心都可以看到正在運營的銀色的“布魯姆盒子”,其為超過150兆瓦的關鍵任務IT運營提供了電力支持。
???? 五年前首次亮相的燃料電池對數據中心供電系統來說具有一定的歷史意義。而對于布魯姆公司來說,其燃料電池還具有一個更大的目標,就是搶占數據中心的供電系統及設備的灘頭陣地。布魯姆能源公司的定位是將燃料電池作為顛覆數據中心關鍵任務設施的傳統電源架構的一種工具,并消除客戶對昂貴的UPS供電系統和應急備用發電機的需求。
???? “我認為燃料電池將是數據中心電源行業20年來最具顛覆性的技術?!辈剪斈纺茉搓P鍵任務系統副總裁彼得?格羅斯表示,“這將是我們將遇到的下一件大事?!?BR>???? 到目前為止,只有幾家廠商完全接受布盧姆公司的遠景計劃,采用布魯姆盒子作為其主要電源,并為備用電源供電大多數客戶已經把燃料電池整合到現有的電力架構中。而其他的用戶只是初步采用,而不是完全接受。

???? 對數據中心電力鏈的再思考

???? 格羅斯則是在這方面進行努力的行業人士,他沒有幻想目前可以解決面前的挑戰。但他的從業經歷涉及這一任務。格羅斯幾十年來一直是先進的數據中心設計的先驅,他起初在EYP公司就職,主營進行任務關鍵型設計,后來又在惠普公司工作。他認為,企業越來越重視數據中心的可持續發展為布盧姆能源創造了一個巨大的機會。

???? eBay公司南猶他州數據中心采用的燃料電池

???? “很明顯,如今越來越多的企業致力于減少碳足跡?!备窳_斯說?!皩τ诓捎每稍偕茉吹臄祿行牡年P鍵任務應用,目前沒有其他解決方案。太陽能和風力的電能還尚未滿足真正關鍵任務的需求。熱電聯產(CHP)曾經應用在數據中心,但其尚未成為數據中心基礎設施的一個組成部分。布魯姆能源的燃料電池才是實現數據中心基礎設施碳中性的高可靠電源的唯一選擇?!?BR>???? 在數據中心中,布魯姆能源公司并不是唯一致力于研發生產燃料電池的廠商。還有一些廠商也正在尋求可再生燃料來源的一系列其他方法,或為數據中心的服務器配備機架級燃料電池。但是,在關鍵基礎設施的燃料電池領域中,布魯姆公司已經成為市場的領導者,而布魯姆公司的產品將是建立數據中心基礎設施的標準組件最大的希望。
???? 布魯姆能源公司采用的固體氧化物燃料電池技術,它可通過電化學反應輸出電力,卻沒有任何燃燒的過程。它可采用天然氣或生物燃料,如填埋場沼氣。經過多年的發展,許多全球各大企業公司出現在布魯姆公司的客戶名單上,其中包括美國銀行,可口可樂公司,沃爾瑪公司,eBay公司,以及谷歌公司。

???? 布魯姆能源公司的燃料電池

???? 布魯姆能源公司表示,其現場燃料電池可以提供“更好的電能”,并比燃煤發電廠更有效地利用燃料,避免了電力傳輸的功率損耗,并能大幅降低二氧化碳排放。布魯姆的燃料電池將比大多數的電網提供更好的可再生能源,可以創建一個碳中性的電力解決方案。
???? 而在數據中心采用燃料電池的主要障礙之一是成本,以及使用更多的燃料電池以達到支持數據中心電力所需的規模?!叭剂想姵丶夹g早已經存在,但沒有人能夠實現燃料電池系統更經濟的成本效益,”格羅斯說。
???? 布魯姆能源公司的燃料電池可以提供高達200kW的電力。該公司采用激勵措施,降低了發電成本。而根據不同的估計。布魯姆能源的的用戶通常的投資回報期為3至5年。
???? 但是,各個地域的能源情況各不相同。布魯姆能源的燃料電池最適用于電力成本高,天然氣價格低的地區。
???? “燃料電池在加利福尼亞和東北部各州的應用真的很好?!备窳_斯指出,這兩個地區是主要的數據中心市場?!斑@一解決方案將不適用于華盛頓州中部電力成本低的地方。但是天燃氣價格都很便宜,而且可以使用很長時間?!?/P>

???? 為什么改變如此艱難

???? 那么,如何使燃料電池的應用更加引人注目?那就是通過使用布魯姆盒子以消減數據中心的電源鏈中其他昂貴的設備的成本。當用戶添加布魯姆能源的燃料電池時,而其消減UPS設備和發電機的費用,其成本公式看起來就會非常不同。業界人士總在開玩笑說,“每個公司都想要創新,只要燃料電池技術已經到位了20年了?!?/P>

???? “在數據中心行業,技術創新以一個緩慢的步伐在前進,特別是在電氣方面,”他說?!岸诶鋮s技術和設備上,技術創新的速度則更快一些,那些互聯網巨頭一直在創新。在電氣方面,其基本架構已經20年的歷史,與以前相比基本沒有什么根本改變。

???? “從歷史上看,電力行業的創新并沒有真正的動力,因為這樣的風險是如此之高?!备窳_斯補充說,“而只有企業的高級人員才有可能進行推動和改善。因為這些系統并不便宜,只有對執行發起商真正有幫助才有可能”?!?/P>

???? eBay公司的應用案例

???? eBay公司全球基礎服務部門副總裁迪恩?納爾遜就是那些執行發起商中的一員。納爾遜負責管理電子商務巨頭eBay公司的數據中心和網絡。他提出了創新的優先事項,與eBay公司的解決方案供應商合作開發尖端解決方案,可以使其數據中心更加節能以及更具成本效益。
???? 2012年,eBay公司采用了布魯姆的電源解決方案,安裝30個布魯姆盒子,為eBay公司在猶他州南喬丹的“水銀計劃”的數據中心提供電力。
???? 在傳統的配置中,數據中心使用公用電網的電力,并且配備UPS供電系統和備用發電機提供電源保障。在eBay公司的項目中,布魯姆能源公司的燃料電池作為主要電力,并與公用電網互為備份。在其高密度的模塊化數據中心配備了雙路電源,其中一個電源輸入來自布魯姆燃料電池系統,而另一個輸入來自電網。
???? eBay公司的該數據中心已在線運行近兩年。今年四月,布魯姆盒子在eBay數據中心設施的一個實用程序中斷的表現堪稱完美。eBay公司正在尋求說服他公司采取類似的做法,eBay的成功采用是一個重要的例證。
???? “布魯姆盒子已經運行了將近兩年的時間,取得了很好的效果?!备窳_斯說,“也有一些公司對此外持懷疑態度,在參觀和了解eBay采用燃料電池系統的性能之后,他們的想法更有了一些轉變,并表示采用這種電源系統令人印象深刻?!?BR>???? 而多租戶數據中心提供商對這種解決方案也十分感興趣,一般多租戶數據中心提供商實施新技術在傳統上比較謹慎。CenturyLink公司和Equinix公司成為了布魯姆能源公司的客戶,這反映了數據中心托管提供商在解決其能源基礎設施可持續發展方面的興趣日益增長。
???? CenturyLink公司在加利福尼亞州歐文一個數據中心部署了500kW布魯姆的燃料電池。布魯姆公司高管說,客戶對于供電解決方案越來越感興趣,而布魯姆燃料電源在CenturyLink公司的部署將作為一個概念證明,評估其如何繼續使用燃料電池向前發展。CenturyLink公司表示,在設計中將布魯姆的電源解決方案作為電源系統,并與電網互為備份,但目前處于評估模式。
???? Equinix公司選擇了綠色通道,采用了使用沼氣的功率為1兆瓦的布魯姆盒子。Equinix公司表示,該項目在圣何塞的SV5的數據中心的應用,消減了來自加州電網的至少160萬*的二氧化碳排放量。采用可再生能源發電的燃料電池每年生產的電力估計為830萬千瓦時。
???? “如果在未來我們可以采用更加可持續的能源,大家都會從中受益?!盓quinix公司全球可持續發展和采購高級總監戴維?瑞納德在一篇博客文章表示,“采用布魯姆能源的項目,可以讓我們更接近全面采用可再生能源的目標?!?BR>???? 通過這些項目,一些數據中心托管提供商已經涉足燃料電池的應用。但布魯姆燃料電池市場上升空間可能是巨大的。因為Equinix公司在全球擁有100多個數據中心,而CenturyLink公司在全球有50多個數據中心。
???? 燃料電池在Equinix公司和CenturyLink公司的應用,是多租戶數據中心采用燃料電池,并將其融入現有的傳統電力系統的典型案例。雖然這個電源架構的使用時間還不長,布魯姆能源公司認為這是過渡到數據中心新型電氣設計的一個重要步驟。
???? “其實用戶還可以采用一些臨時措施,”格羅斯說,“我們不需要采取激進的辦法??蛻艨梢允褂貌剪斈饭緫糜诟鼈鹘y的組件,尤其是在升級和改造時??蛻羧匀豢梢允褂貌裼桶l電機提供備用電源?!?BR>???? 在某些情況下,在數據中心附近安裝的布魯姆燃料電池實際上并沒有向數據中心設備提供電源。這種情況在蘋果公司北卡羅來納州麥敦數據中心,部署了一個10兆瓦的布魯姆燃料電池系統。燃料電池系統采用的是附近的一個垃圾填埋場提供的天然氣和沼氣,并將電力傳輸到杜克能源公司,而不是直接提供給蘋果公司的數據中心。

???? 燃料電池技術得到進一步發展

???? 布魯姆能源公司并不是唯一的數據中心燃料電池的生產廠商。Doosan公司就為在奧馬哈的FirstNational銀行、Cox通信公司,以及Verizon公司的數據中心部署了燃料電池。微軟公司選擇FuelCell能源公司提供的燃料電池,為其懷俄明州夏延的“數據工廠”提供電能,其燃料電池采用了從污水處理廠提取的甲烷氣體。
???? 微軟公司也正在驗證一種設計,將燃料電池部署在每個機架設備中,并提出了一個更激進的設計。在這個設計中,燃料線路將取代傳統的配電系統,從消除交流電源和直流電源之間的多次轉換電力的損耗。
???? “我們相信我們的燃料電池實驗室中取得的進展,總有一天將會改變能量傳遞和管理的游戲規則?!蔽④浫蚧A服務高級研究項目經理肖恩?詹姆斯表示,“我們的目標是通過整合燃料電池部署到每一個服務器機柜,有效地消除電力損耗,提高傳統數據中心的效率?!?BR>微軟公司去年在加州大學歐文分校進行了一個概念測試,建立由一個采用燃料電池的功率為12千瓦的機架。據悉,這個研究項目耗資500萬美元,該項目將其測試使用的燃料電池實現了機架級設計。
???? 詹姆斯認為,這個簡化的電源設計,使其運營成本更加低廉,抵消了燃料電池的成本較高的不良影響。
???? “我們通過設計這樣的一個系統,與傳統的電力輸送到服務器相比,電能節省了一半,我們可以通過燃料電池提供更多的電力,且仍然具有較低的總成本?!闭材匪乖谄湟黄┛臀恼轮羞M行了總結,“而這僅僅是節省電能成本。另外,我們也要以節省數據中心基礎設施的成本,例如網絡、電源設備,發電廠傳輸的線路等。我們的設計只需要較少的能量,并且具有比傳統的數據中心的設計更加顯著成本較低的潛力?!?/P>

???? 未來之路:經濟性與普及性

???? 格羅斯表示,燃料電池的經濟性正在轉變人們的想法這毫不奇怪,即使是在傳統的電力架構中?!敖洕鷮W發揮了重要作用?!备窳_斯說?!八羞@些數據中心設施必須有一個積極的經濟影響。人們不會花更多的費用,除非真正有明顯的好處?!?BR>???? 而燃料電池經濟學的最終勝利,是其新的電力系統設計消除了其他組件及其相關的成本?!皵祿行男袠I目前已經過度配置?!备窳_斯說,“數據中心基礎設施的大部分能力在閑置,而采用布魯姆電源架構可以消除過度配置?!?BR>???? 而目前數據中心運營商是否準備接受燃料電池新型電源系統設計,還有待觀察。但是,推動建立更環保,更高效和具有成本效益的數據中心將會使用燃料電池提到行業廠商的議事日程上來。
???? “我認為,業界對其應用的了解是最重要的事情,”格羅斯說?!霸谙嚓P行業中,絕大多數的廠商對布魯姆燃料系統的應用了解甚少。而目前這種情況正在慢慢變好轉,未來燃料電池在數據中心的應用將會越來越廣泛?!?/P>

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