Microsoft hydrogen cell

微軟資料中心的氫能源電池。圖片來源:微軟

全球倡議節能減碳,許多大企業致力於推動節能目標,紛紛提出不同方案來解決地球暖化問題,例如 Google 購入太陽能與風能,減少資料中心碳排放量。但除了太陽能外,氫燃料電池也是新能源的可行方案,微軟成功使用氫燃料電池,提供美國鹽湖城 Azure 資料中心的伺服器連續 48 小時的電力,讓微軟離 2030 年的「負碳排」目標更近一步。

微軟用氫燃料取代柴油,提供零碳排雲端服務

氫燃料的發電原理,即是透過電解水和儲存氫氣的機制,並利用氫及氧的化學反應,產生電流及水,將能有效針對不同需求時提供負載平衡的功能,例如在風和太陽能產生過多時,可以透過打開電解器,將能源儲存成氫氣,以供未來使用。當面臨電力需求旺盛之際,就可以將儲存的氫氣轉化為電力使用。

微軟對於電力的需求甚巨,因為 Azure 資料中心不能中斷服務,可用性必須達 99.999%,資料中心需要保證可以時刻提供電力來讓資料運作。

要做到不斷電的服務,目前微軟使用柴油作為備用發電機,但是備用電源的使用機會少,一年發生的停電次數可能不到一次,但柴油備用電源平均一個月要啟動一次,還有進行一次一年一度的負載測試,來確保備用電力可以在緊急狀況應變,也讓微軟開始思考如何找出取代柴油備用發電的解決方案。

受惠於近年來氫燃料電池的成本大幅下降,用氫燃料發電取代柴油備用發電機的可行性也隨之增加,這樣的技術發展也剛好符合全世界減少碳排放的目標。

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經歷兩年測試,氫燃料電池成功提供資料中心連續 48 小時電力

資料中心技術開發部門的基礎建設工程師 Mark Monroe 和他的團隊,從 2018 年開始有了這個想法,並從質子交換膜燃料電池(PEMFC)得到靈感。PEMFC 是一種氫燃料電池,由於過程中不會排放任何廢氣,只會產生水與熱,常被拿來作為電動車電池使用。Monroe 認為,汽車上的氫燃料電池的原理跟資料中心需要備用電池概念相近,有需要的時候,可以快速啟動並且在幾秒鐘內提供電力,不需要的時候也可以隨時閒置備援。

2019 年 9 月,Monroe 與他的團隊在美國鹽湖城的 Azure 資料中心,安裝了一組 250 kW 的燃料電池系統,提供一整排(約 10 組)伺服器的電力,12 月他們便通過了連續 24 小時提供電力的測試,2020 年 6 月就宣告達成連續提供 48 小時電力的測試。該團隊計畫接下來要安裝一套可以提供 3 MW 的氫燃料發電系統,這樣的電力等同於目前柴油備用電源使用的電量,足以維持整個資料中心的運轉。

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微軟要在 2030 實現負碳排,並帶動「氫經濟」發展

微軟承諾要在 2030 年實現負碳排放,並承諾到 2050 年消除的碳量將要超過該公司成立至今排放到大氣中的碳量總和,而使用氫燃料電池為 Azure 資料中心發電,無非是達到這個目標的計畫之一。

微軟也預計透過這項計畫,帶動全球「氫經濟」的發展,要提供 48 小時的備用發電,每個數據中心需要有 100 公噸的氫氣來發電。微軟也會與各界合作,確保氫氣電池製造設備的採購、基礎設施的安裝與維護。

微軟資料中心能源永續策略總經理 Brian Janous 表示,如果可以用這些資料中心的資產,投入綠色電力的使用中,將能進一步實際帶動大家加速減碳的腳步,而不是僅僅只是提出一個解決方案而已。

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參考資料:微軟#1微軟#2科技新報

(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:微軟