氫燃料電池技術(shù)助力微軟2030負碳排放愿景

立志于負碳排放的微軟一直在探索燃料電池技術(shù)為數(shù)據(jù)中心供能，大規(guī)模應(yīng)用氫能只是時間問題，其新氣候計劃將直接加速這一過程。

2020年1月，微軟宣布新氣候計劃——到2030年，微軟將實現(xiàn)負碳排放，到2050年，微軟將從環(huán)境中消除公司自1975年成立以來直接排放的碳或通過電力消耗排放的碳。同時，微軟設(shè)立了一個10億美元的氣候創(chuàng)新基金，以加速全球碳減排、捕集和清除技術(shù)的發(fā)展，并為可再生能源項目提供資金支持。從2021年開始，微軟還將把減少碳排放作為供應(yīng)鏈采購的明確要求。這將直接引領(lǐng)大型科技集團，并影響到能源企業(yè)。

微軟拿什么實現(xiàn)這一雄心勃勃的目標?

數(shù)據(jù)中心是新經(jīng)濟中最大的電力消耗者，且增速迅猛。2020年，美國數(shù)據(jù)中心預(yù)計將消耗1,400億千瓦時的電能，相當于約50家發(fā)電廠的年發(fā)電量，等量排放近1億噸碳。

根據(jù)麻省理工科技評論的測算，訓(xùn)練一個AI模型所產(chǎn)生的碳足跡相當于284噸二氧化碳當量，是普通汽車使用壽命內(nèi)排放量的五倍。到2025年，人工智能數(shù)據(jù)中心將消耗全球10%以上的電力。根據(jù)Hydrogen Council的研究，到2030年，氫可以為數(shù)據(jù)中心提供約1 TWh的備用能量(占備用電源市場份額的20%)，并成為數(shù)據(jù)中心的主要能源。

智能設(shè)備的爆炸式增長產(chǎn)生了大量需要存儲和處理的數(shù)據(jù)。如今，大約有200億個已連接的設(shè)備，并且這個數(shù)字預(yù)計在未來十年內(nèi)將增加到5,000億到1萬億個設(shè)備。一個人每天可以產(chǎn)生大約1GB數(shù)據(jù)，而自動駕駛汽車每天可以產(chǎn)生4,000GB數(shù)據(jù)。實際上，2018年是機器生成的數(shù)據(jù)多于人的第一年，這種趨勢將呈指數(shù)級增長。

氫能是非?？煽康哪茉催x擇，搭配可再生能源則實現(xiàn)了全鏈條綠色環(huán)保。高可靠性，低排放率，低噪聲水平以及顯著減少的占地面積使燃料電池成為數(shù)據(jù)中心內(nèi)微電網(wǎng)的理想選擇。這些技術(shù)優(yōu)勢加上無限的可擴展性，降低的維護成本，可以解決當今數(shù)據(jù)中心對大量能源存儲的需求。除通過燃料電池為數(shù)據(jù)中心供電外，儲存的液態(tài)氫在用作燃料之前，可以用來冷卻服務(wù)器。氫燃料電池或燃氫輪機發(fā)出的熱量也可用于通過吸收式冷卻器進行冷卻。

微軟的愿景是將燃料電池作為主要動力，而不是簡單的備用電源。微軟已經(jīng)開始使用燃料電池來替代對大型、昂貴的備用柴油發(fā)電機的需求，將燃料電池直接集成到西雅圖數(shù)據(jù)中心電源體系結(jié)構(gòu)中。這種分布式電源架構(gòu)可將其數(shù)據(jù)中心的能效提高一倍，同時還能降低成本并提高可靠性。2017年，康明斯和微軟宣布成立高級能源實驗室，評估SOFC作為未來數(shù)據(jù)中心的電源是否具有提高效率、減少排放和削減成本的潛力。

微軟對氫燃料電池的應(yīng)用不止于此。2020年1月，微軟與韓國斗山簽訂了“氫燃料電池?zé)o人機解決方案開發(fā)”的協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，雙方使用微軟的云平臺Azure、AI及IoT開發(fā)并共同銷售無人機軟件和監(jiān)控解決方案。計劃將在可飛行2小時以上的DMI氫燃料電池?zé)o人機上結(jié)合微軟的最新技術(shù)來收集、分析并應(yīng)用龐大的數(shù)據(jù)，提高協(xié)同效應(yīng)。

微軟作為19家參與方之一，與美國燃料電池和氫能協(xié)會聯(lián)合組織并編寫了《美國氫經(jīng)濟路線圖》，該路線圖全文已于2020年3月全文發(fā)布。報告中提到，美國擁有近1,800個數(shù)據(jù)中心，占全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的40%，備用電力需求近4,000萬千瓦。到2030年，45%的數(shù)據(jù)中心將使用氫燃料電池作為備用電源，像亞馬遜、蘋果、臉書、谷歌和微軟這樣的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者則將創(chuàng)造每年1,500兆瓦的固定電力需求。

我們正在進入脫碳第二波浪潮——企業(yè)將在推動脫碳技術(shù)和新基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展方面發(fā)揮更加積極的作用，微軟等大型科技企業(yè)有望拔得頭籌。