燃料電池應用在數據中心:進化還是革命
2026-04-12 02:54:27
4454
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。
wunianqianshouciliangxiangderanliaodianchiduishujuzhongxingongdianxitonglaishuojuyouyidingdelishiyiyi。erduiyubulumugongsilaishuo，qiranliaodianchihaijuyouyigegengdademubiao，jiushiqiangzhanshujuzhongxindegongdianxitongjishebeidetantouzhendi。bulumunengyuangongsidedingweishijiangranliaodianchizuoweidianfushujuzhongxinguanjianrenwusheshidechuantongdianyuanjiagoudeyizhonggongju，bingxiaochukehuduiangguideUPS供電係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。”布魯姆能源關鍵任務係統副總裁彼得?格羅斯表示，“這將是我們將遇到的下一件大事。”
到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)，隻(zhi)有(you)幾(ji)家(jia)廠(chang)商(shang)完(wan)全(quan)接(jie)受(shou)布(bu)盧(lu)姆(mu)公(gong)司(si)的(de)遠(yuan)景(jing)計(ji)劃(hua)，采(cai)用(yong)布(bu)魯(lu)姆(mu)盒(he)子(zi)作(zuo)為(wei)其(qi)主(zhu)要(yao)電(dian)源(yuan)，並(bing)為(wei)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)大(da)多(duo)數(shu)客(ke)戶(hu)已(yi)經(jing)把(ba)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)整(zheng)合(he)到(dao)現(xian)有(you)的(de)電(dian)力(li)架(jia)構(gou)中(zhong)。而(er)其(qi)他(ta)的(de)用(yong)戶(hu)隻(zhi)是(shi)初(chu)步(bu)采(cai)用(yong)，而(er)不(bu)是(shi)完(wan)全(quan)接(jie)受(shou)。
對數據中心電力鏈的再思考
格(ge)羅(luo)斯(si)則(ze)是(shi)在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)進(jin)行(xing)努(nu)力(li)的(de)行(xing)業(ye)人(ren)士(shi)，他(ta)沒(mei)有(you)幻(huan)想(xiang)目(mu)前(qian)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)麵(mian)前(qian)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。但(dan)他(ta)的(de)從(cong)業(ye)經(jing)曆(li)涉(she)及(ji)這(zhe)一(yi)任(ren)務(wu)。格(ge)羅(luo)斯(si)幾(ji)十(shi)年(nian)來(lai)一(yi)直(zhi)是(shi)先(xian)進(jin)的(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)設(she)計(ji)的(de)先(xian)驅(qu)，他(ta)起(qi)初(chu)在(zai)EYP公gong司si就jiu職zhi，主zhu營ying進jin行xing任ren務wu關guan鍵jian型xing設she計ji，後hou來lai又you在zai惠hui普pu公gong司si工gong作zuo。他ta認ren為wei，企qi業ye越yue來lai越yue重zhong視shi數shu據ju中zhong心xin的de可ke持chi續xu發fa展zhan為wei布bu盧lu姆mu能neng源yuan創chuang造zao了le一yi個ge巨ju大da的de機ji會hui。
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於減少碳足跡。”格羅斯說。“對(dui)於(yu)采(cai)用(yong)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)的(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的(de)關(guan)鍵(jian)任(ren)務(wu)應(ying)用(yong)，目(mu)前(qian)沒(mei)有(you)其(qi)他(ta)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。太(tai)陽(yang)能(neng)和(he)風(feng)力(li)的(de)電(dian)能(neng)還(hai)尚(shang)未(wei)滿(man)足(zu)真(zhen)正(zheng)關(guan)鍵(jian)任(ren)務(wu)的(de)需(xu)求(qiu)。熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)(CHP)曾(zeng)經(jing)應(ying)用(yong)在(zai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)，但(dan)其(qi)尚(shang)未(wei)成(cheng)為(wei)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)一(yi)個(ge)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。布(bu)魯(lu)姆(mu)能(neng)源(yuan)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)才(cai)是(shi)實(shi)現(xian)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)碳(tan)中(zhong)性(xing)的(de)高(gao)可(ke)靠(kao)電(dian)源(yuan)的(de)唯(wei)一(yi)選(xuan)擇(ze)。”
zaishujuzhongxinzhong，bulumunengyuangongsibingbushiweiyizhiliyuyanfashengchanranliaodianchidechangshang。haiyouyixiechangshangyezhengzaixunqiukezaishengranliaolaiyuandeyixilieqitafangfa，huoweishujuzhongxindefuwuqipeibeijijiajiranliaodianchi。danshi，zaiguanjianjichusheshideranliaodianchilingyuzhong，bulumugongsiyijingchengweishichangdelingdaozhe，erbulumugongsidechanpinjiangshijianlishujuzhongxinjichusheshidebiaozhunzujianzuidadexiwang。
bulumunengyuangongsicaiyongdegutiyanghuawuranliaodianchijishu，taketongguodianhuaxuefanyingshuchudianli，quemeiyourenheranshaodeguocheng。takecaiyongtianranqihuoshengwuranliao，rutianmaichangzhaoqi。jingguoduoniandefazhan，xuduoquanqiugedaqiyegongsichuxianzaibulumugongsidekehumingdanshang，qizhongbaokuomeiguoyinxing，kekoukelegongsi，woermagongsi，eBay公司，以及穀歌公司。
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”，並(bing)比(bi)燃(ran)煤(mei)發(fa)電(dian)廠(chang)更(geng)有(you)效(xiao)地(di)利(li)用(yong)燃(ran)料(liao)，避(bi)免(mian)了(le)電(dian)力(li)傳(chuan)輸(shu)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)，並(bing)能(neng)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)。布(bu)魯(lu)姆(mu)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)將(jiang)比(bi)大(da)多(duo)數(shu)的(de)電(dian)網(wang)提(ti)供(gong)更(geng)好(hao)的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)，可(ke)以(yi)創(chuang)建(jian)一(yi)個(ge)碳(tan)中(zhong)性(xing)的(de)電(dian)力(li)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。
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。“燃料電池技術早已經存在，但沒有人能夠實現燃料電池係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於電力成本高，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。”格羅斯指出，這兩個地區是主要的數據中心市場。“這一解決方案將不適用於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。”
為什麼改變如此艱難
那麼，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，隻要燃料電池技術已經到位了20年了。”
“在數據中心行業，技術創新以一個緩慢的步伐在前進，特別是在電氣方麵，”他說。“而在冷卻技術和設備上，技術創新的速度則更快一些，那些互聯網巨頭一直在創新。在電氣方麵，其基本架構已經20年的曆史，與以前相比基本沒有什麼根本改變。
“從曆史上看，電力行業的創新並沒有真正的動力，因為這樣的風險是如此之高。”格羅斯補充說，“而隻有企業的高級人員才有可能進行推動和改善。因為這些係統並不便宜，隻有對執行發起商真正有幫助才有可能”。“
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，並且配備UPS供電係統和備用發電機提供電源保障。在eBay公gong司si的de項xiang目mu中zhong，布bu魯lu姆mu能neng源yuan公gong司si的de燃ran料liao電dian池chi作zuo為wei主zhu要yao電dian力li，並bing與yu公gong用yong電dian網wang互hu為wei備bei份fen。在zai其qi高gao密mi度du的de模mo塊kuai化hua數shu據ju中zhong心xin配pei備bei了le雙shuang路lu電dian源yuan，其qi中zhong一yi個ge電dian源yuan輸shu入ru來lai自zi布bu魯lu姆mu燃ran料liao電dian池chi係xi統tong，而er另ling一yi個ge輸shu入ru來lai自zi電dian網wang。
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。”格羅斯說，“也有一些公司對此外持懷疑態度，在參觀和了解eBay采用燃料電池係統的性能之後，他們的想法更有了一些轉變，並表示采用這種電源係統令人印象深刻。”
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麵的興趣日益增長。
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，客戶對於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係統，並與電網互為備份，但目前處於評估模式。
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，該項目在聖何塞的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。”Equinix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麵采用可再生能源的目標。”
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gong司si的de應ying用yong，是shi多duo租zu戶hu數shu據ju中zhong心xin采cai用yong燃ran料liao電dian池chi，並bing將jiang其qi融rong入ru現xian有you的de傳chuan統tong電dian力li係xi統tong的de典dian型xing案an例li。雖sui然ran這zhe個ge電dian源yuan架jia構gou的de使shi用yong時shi間jian還hai不bu長chang，布bu魯lu姆mu能neng源yuan公gong司si認ren為wei這zhe是shi過guo渡du到dao數shu據ju中zhong心xin新xin型xing電dian氣qi設she計ji的de一yi個ge重zhong要yao步bu驟zhou。
“其實用戶還可以采用一些臨時措施，”格羅斯說，“我(wo)們(men)不(bu)需(xu)要(yao)采(cai)取(qu)激(ji)進(jin)的(de)辦(ban)法(fa)。客(ke)戶(hu)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)布(bu)魯(lu)姆(mu)公(gong)司(si)應(ying)用(yong)於(yu)更(geng)傳(chuan)統(tong)的(de)組(zu)件(jian)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)升(sheng)級(ji)和(he)改(gai)造(zao)時(shi)。客(ke)戶(hu)仍(reng)然(ran)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)柴(chai)油(you)發(fa)電(dian)機(ji)提(ti)供(gong)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)。”
在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，在(zai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)附(fu)近(jin)安(an)裝(zhuang)的(de)布(bu)魯(lu)姆(mu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)實(shi)際(ji)上(shang)並(bing)沒(mei)有(you)向(xiang)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)電(dian)源(yuan)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)在(zai)蘋(ping)果(guo)公(gong)司(si)北(bei)卡(ka)羅(luo)來(lai)納(na)州(zhou)麥(mai)敦(dun)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)，部(bu)署(shu)了(le)一(yi)個(ge)10兆zhao瓦wa的de布bu魯lu姆mu燃ran料liao電dian池chi係xi統tong。燃ran料liao電dian池chi係xi統tong采cai用yong的de是shi附fu近jin的de一yi個ge垃la圾ji填tian埋mai場chang提ti供gong的de天tian然ran氣qi和he沼zhao氣qi，並bing將jiang電dian力li傳chuan輸shu到dao杜du克ke能neng源yuan公gong司si，而er不bu是shi直zhi接jie提ti供gong給gei蘋ping果guo公gong司si的de數shu據ju中zhong心xin。
燃料電池技術得到進一步發展
布魯姆能源公司並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汙水處理廠提取的甲烷氣體。
微wei軟ruan公gong司si也ye正zheng在zai驗yan證zheng一yi種zhong設she計ji，將jiang燃ran料liao電dian池chi部bu署shu在zai每mei個ge機ji架jia設she備bei中zhong，並bing提ti出chu了le一yi個ge更geng激ji進jin的de設she計ji。在zai這zhe個ge設she計ji中zhong，燃ran料liao線xian路lu將jiang取qu代dai傳chuan統tong的de配pei電dian係xi統tong，從cong消xiao除chu交jiao流liu電dian源yuan和he直zhi流liu電dian源yuan之zhi間jian的de多duo次ci轉zhuan換huan電dian力li的de損sun耗hao。
“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遊戲規則。”微軟全球基礎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櫃，有效地消除電力損耗，提高傳統數據中心的效率。”
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。
“womentongguoshejizheyangdeyigexitong，yuchuantongdedianlishusongdaofuwuqixiangbi，diannengjieshengleyiban，womenkeyitongguoranliaodianchitigonggengduodedianli，qierengranjuyoujiaodidezongchengben。”詹姆斯在其一篇博客文章中進行了總結，“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。我們的設計隻需要較少的能量，並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。”
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。“經濟學發揮了重要作用。”格羅斯說。“所有這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。”
而燃料電池經濟學的最終勝利，是其新的電力係統設計消除了其他組件及其相關的成本。“數據中心行業目前已經過度配置。”格羅斯說，“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。“
ermuqianshujuzhongxinyunyingshangshifouzhunbeijieshouranliaodianchixinxingdianyuanxitongsheji，haiyoudaiguancha。danshi，tuidongjianligenghuanbao，genggaoxiaohejuyouchengbenxiaoyideshujuzhongxinjianghuishiyongranliaodianchitidaoxingyechangshangdeyishirichengshanglai。
“我認為，業界對其應用的了解是最重要的事情，”格羅斯說。“在(zai)相(xiang)關(guan)行(xing)業(ye)中(zhong)，絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)的(de)廠(chang)商(shang)對(dui)布(bu)魯(lu)姆(mu)燃(ran)料(liao)係(xi)統(tong)的(de)應(ying)用(yong)了(le)解(jie)甚(shen)少(shao)。而(er)目(mu)前(qian)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)正(zheng)在(zai)慢(man)慢(man)變(bian)好(hao)轉(zhuan)，未(wei)來(lai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)在(zai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的(de)應(ying)用(yong)將(jiang)會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan)。”
