Microsoft, Veri Merkezlerinde Hidrojen Yakıt Hücrelerini Yedek Güç Kaynağı Olarak Test Ediyor

29 Temmuz 2020 Dergi:

Microsoft 27 Temmuz Pazartesi günü yaptığı açıklamada, dünyadaki bir ilk olarak, evrende bolca bulunan bir elementin etrafında inşa edilen, temiz bir enerji ekonomisini hızlandırabilen hidrojen yakıt hücrelerinin, art arda 48 saat boyunca bir dizi veri merkezi sunucusuna enerji sağladığını açıkladı.
Bu başarılı girişim, şirketin 2030 yılına kadar karbon negatif olma taahhüdündeki en son kilometre taşıdır. Bu hedefe ulaşmak ve fosil yakıtlardan küresel geçişi hızlandırmak için Microsoft, 2030 yılına kadar dizel yakıta olan bağımlılığını da ortadan kaldırmayı hedefliyor.
Dizel yakıt, Microsoft'un toplam emisyonlarının %1'inden azını oluşturmaktadır. Kullanımı, dünyadaki çoğu bulut sağlayıcısında olduğu gibi, dizel motorlu jeneratörlerin elektrik kesintileri ve diğer servis kesintileri durumunda sürekli operasyonları desteklediği Azure veri merkezleriyle sınırlıdır.
Microsoft'un veri merkezi geliştirme ekibinin baş altyapı mühendisi Mark Monroe, "Son yıllarda, hidrojen yakıt hücresi maliyetleri, dizel motorlu yedek jeneratörlere karşı artık ekonomik olarak uygun bir alternatif oldukları noktaya kadar düştü ve onları yeşil hidrojen için kullanma fikri, genel karbon taahhütlerimize uyuyor” dedi.

Yakıt hücreleri, bir hidrojen depolama tankı ve su moleküllerini hidrojene ve oksijene dönüştüren bir elektrolizörün yük dengelemesini sağlamak için elektrik şebekesine entegre edilebiliyor. Örneğin, elektrolizör, yenilenebilir enerjiyi hidrojen olarak depolamak için rüzgâr veya güneş enerjisi üretiminin fazlaca olduğu dönemlerinde devreye girebilir. Daha sonra, yüksek talep dönemlerinde Microsoft, şebekeye elektrik beslemesi yapabilmek için hidrojen yakıt hücrelerini çalıştırabilir.
Hidrojenle çalışan uzun yol taşıtları, depolarını doldurmak için veri merkezlerine ulaşabilir. Microsoft'un çevre sorumlusu Lucas Joppa, "Tüm bu altyapı, Microsoft'un, dünyanın önümüzdeki yıllarda uygulayacağı daha dinamik bir genel enerji optimizasyonu çerçevesinin ne olacağı konusunda bir rol oynama fırsatı sunuyor" dedi.
Microsoft'un hidrojen yakıt hücrelerine ve ilgili altyapıya yaptığı yatırımı nasıl artırabileceğini daha fazla araştırmak için, şirket bugün Joppa'yı hidrojen ekonomisini teşvik etmek için önde gelen enerji, nakliye ve sanayi şirketlerinin küresel bir girişimi olan Hidrojen Konseyi temsilcisi olarak görevlendirdi.
Bilim adamları, hidrojen yakıt hücrelerinin evrendeki en bol elementten sera gazı içermeyen enerji üretmek için kullanılabileceğini kanıtladılar.
Piller zaten kısa süreli yedek güç sağlıyor, şebeke üzerindeki bir kesinti ile dizel jeneratörleri çalıştırmak için geçen süre arasındaki 30 saniyelik boşluğu dolduruyor. Daha gelişmiş pillerin ömrü ise daha uzundur. İhtiyaç duyulan süre, pillerin etkili olamayacağı kadar uzun ise yakıt hücreleri gündeme gelecektir.

Yedek güç için hidrojen yakıt hücrelerini kullanmak için ilk fikir tohumu, Golden, Colorado'daki Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı araştırmacılarının, bir hidrojen yakıt hücresi olan proton değişim membranı (PEM) ile bir bilgisayar server rafının enerjisini beslediği 2018 baharında atıldı. Monroe ve meslektaşları bu denemede hazır bulundular.
Monroe; “Otomotiv endüstrisinin yakıt hücresi kullandıklarını biliyorduk. Bir otomotiv yakıt hücresi, dizel jeneratörde olduğu gibi bir reaksiyon süresine sahiptir. Hızlı bir şekilde devreye girer. Saniyeler içinde tam yüke hazır olabilir. Dilediğinizde devreye girebilir, çıkabilir veya yeniden devreye girmek için beklemede kalabilir" dedi.
PEM yakıt hücreleri hidrojen ve oksijeni su buharı ve elektrik üreten bir süreçte birleştirir. Otomotiv şirketleri, arabalara, kamyonlara ve diğer araçlara güç sağlamak için bu teknolojiyi geliştiriyor. Yapılan denemenin ardından Microsoft, veri merkezlerinde yedek güç için yakıt hücreleri kullanmayı düşünmeye başladı.
Monroe'nun ekibi, 10 raflık tam bir veri merkezi sunucusuna güç sağlamak için yeterli olan 250 kilovatlık bir yakıt hücresi sistemi tedarik etti. Testler, Eylül 2019'da Salt Lake City dışındaki sistem geliştiricisi Power Innovations'da başladı. Sistem, Aralık ayında 24 saatlik dayanıklılık testini geçti; bu Haziran ayında 48 saatlik teste tabi tutuldu.
Monroe, "Bu, hidrojen üzerinde çalıştığını bildiğimiz en büyük bilgisayar yedek güç sistemidir ve en uzun kesintisiz bir testi gerçekleştirmiştir" dedi. Ekibin bir sonraki adımı, Azure veri merkezlerindeki dizel motorlu yedek jeneratörlerin boyutuyla eşit olan 3 megawatt'lık bir yakıt hücresi sistemi tedarik etmek ve test etmektir.
Yakıt hücresi araştırmaları
2018 yılında yapılan bu denemeden önce bile Microsoft, yakıt hücrelerini kullanmanın yollarını araştırıyordu. Şirket, 2013 yılında yakıt hücresi teknolojisini Kaliforniya Üniversitesi, Irvine'deki Ulusal Yakıt Hücresi Araştırma Merkezi ile keşfetmeye başladı ve burada katı oksit yakıt hücrelerine sahip sunucu raflarına veya doğal gazla beslenen SOFC'lere güç verme fikrini test etti. 
Monroe, "Aldıkları doğal gaz kaynağından kendi hidrojenlerini üretme yeteneğine sahipler. Doğal gaz alıyorlar, suyu 600 dereceye kadar ısıtıyorlar. Bu, elektrik üretimi için bir hidrojen atomu akışı üreten buhar metan reformasyonu adı verilen bir işlem için yeterli sıcaklıktır” dedi.
Microsoft, veri merkezlerini 8 ila 10 kat daha fazla enerji verimli hale getirirken, veri merkezlerini elektrik merkezlerinden bağımsız bırakabilecek baz yük gücü sağlamak için SOFC yakıt hücresi teknolojisinin potansiyelini araştırmaya devam etti. Ancak şimdilik, teknoloji yaygın dağıtım için çok pahalı.
SOFC süreci ayrıca Microsoft'un PEM yakıt hücrelerini araştırmasının bir başka nedeni olan karbondioksit de üretiyor.

Ayrıca, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'ndaki denemeden bu yana, veri merkezlerinde yedek güç üretimi için PEM yakıt hücresi sistemlerinin tahmini maliyetleri %75'in üzerinde düşmüştür. Eğilim devam ederse, bir veya iki yıl içinde, yakıt hücresi enerji üreticilerinin sermaye maliyetleri dizel jeneratörlerle rekabetçi olabilir.
Monroe; veri merkezi endüstrisinden gelen talebi karşılamak için artan yakıt hücresi üretiminin, potansiyel olarak maliyetleri daha da düşürebileceğini sözlerine ekledi ve “Kendimizi bu hidrojen ekonomisinin tamamında bir katalizör olarak görüyoruz” dedi.
Hidrojen ekonomisi
Microsoft'un yaklaşımı, yedek jeneratörlere 12 ila 48 saat güç sağlamak için yeterli miktarda yeşil hidrojen tedarik etmek, depolamak ve korumak için güvenilir bir yöntem üzerine çalışma doğrultusundadır.
Örneğin, her veri merkezinin yedek jeneratörlerinin 48 saat ve daha uzun bir elektrik kesintisini beslemek için 100.000 kilograma kadar hidrojene ihtiyaç olacaktır.
Janous, bu altyapının nasıl güvence altına alınacağına ilişkin görüş alış verişlerinin, Microsoft'un hidrojen ekonomisini canlandırmada oynayabileceği rol hakkında tartışmalara yol açtığını belirtti.