Microsoft: концепция топливных ячеек в стойках ЦОДов

07 февраля 2014 г. | Категория: Мир

Компания обосновала концепцию проекта в Калифорнийском университете.

Корпорации Microsoft и университету Калифорнии удалось создать систему электропитания на 12 кВт для серверной стойки на базе топливных элементов, установленных в самой стойке. Это решение позволяет сэкономить на оборудовании для инфраструктуры электропитания и существенно повысить энергоэффективность.

Эффективность электроэнергии на всем пути следования, от топливной ячейки до сервера,  может быть от 40% до 53% и выше, по сравнению с работой обычной централизованной системы, когда топливные элементы находятся за пределами машинного зала. Экономия достигается за счет сокращения этапов преобразования и передачи энергии.

Исследователи смогли избавиться от избыточных цепей, которые  применяются в централизованной системе на базе топливных ячеек, а также цепей байпаса, за счет того что преобразование переменного тока в постоянный теперь происходит в самих серверах. 

В традиционной схеме энергия от топливных ячеек идет сначала через преобразователь   постоянного тока в постоянный ток (DC-to-DC), для стабилизации колебаний напряжения. Затем ток преобразуется в переменный, так как именно такой ток потребляется большинством устройств. Однако электронная начинка серверов питается постоянным током, который получается путем преобразования из переменного тока.

Все избыточные шаги преобразования энергии устраняются в концепции Microsoft, которая была тщательно изучена в Университете Калифорнии в Ирвине. Серверы получили более эффективное регулирование напряжения в цепях, позволяющее исключить избыточные цепи системы на базе топливных элементов, и избежать ненужного преобразования тока.

«Использование системы на базе топливных элементов позволило сократить цепи регулирования электропитания и исключить цепи AC-DC выпрямителя на сервере, так как каждый сервер непосредственно получал питание от системы на базе топливных элементов, − написал в своем блоге Шон Джеймс, менеджер по исследованиям Microsoft. – Затем мы устранили систему переходников, через которые питались серверы, и т.д. И ничего не сломалось».

Топливные элементы с помощью химических процессов преобразовывают природный газ в электричество. Производители топливных элементов, таких Bloom Energy и ClearEdge,  на протяжении последних нескольких лет активно продвигали свои системы нового поколения операторам ЦОДов и добились определенных успехов.  Клиенты, в том числе eBay, JPMorgan Chase, Apple, Verizon, CenturyLink (ранее Savvis), AT&T и NTT, используют их топливные элементы для своих центров обработки данных.

В 2013 году eBay объявила, что ее последние проекты ЦОД в Солт-Лейк-Сити, штат Юта обеспечиваются топливными элементами. Компания утверждает, что такой подход более энергоэффективный и экономичный, чем покупка электроэнергии от местной сети.

Загвоздка в том, что топливные элементы стоят дорого, и практический расчет подсказывает, что такой подход не дает реальной экономии для центра обработки данных, если только проект не получает государственный поддержки. Федеральное правительство США в целом и ряд штатов предоставляют некоторые налоговые льготы для покупки топливных элементов.

Менеджер по исследованиям Microsoft Шон Джеймс в своем блоге утверждает, что нужно принять в расчет потери энергии на этапе преобразования  и учесть сохранение ее при использовании топливных элементов в стойке, что в итоге обходится ЦОДу дешевле.

«Мы не платим за электроны, выходящие из электростанции, − пишет он. − Мы платим за электроны, выходящие из наших розеток. Мы платим за установку и обслуживание электропроводки в наших домах. Мы платим за показания наших счетчиков (а кто-то снимает эти показания), за линии электропередач, проходящие через наши кварталы (и кто-то поддерживать эти линии), за сети  электростанций, строительство и эксплуатацию этих электростанций».

Если рассматривать систему электропитания, установленную на уровне стойки, в сравнении с обычным методом получения энергии, то новая концепция покажется более дорогой. Но в итоге всех расчетов  топливные ячейки, установленные непосредственно на месте потребления электроэнергии,  намного эффективнее и дешевле, чем поддерживать всю энергетическую инфраструктуру от розетки в стене до электростанции.

Дополнительную информацию можно найти на сайте www.research.microsoft.com

Теги: Microsoft, США, DC-to-DC