Svět bez ropy, poháněný vodíkem

Datová centra Pár kilometrů od tohoto centra se ve městě Billund nachází jeden z Legolandů. Vývojáři z APC si vzal...


Datová centra
Pár kilometrů od tohoto centra se ve městě Billund nachází jeden z Legolandů.
Vývojáři z APC si vzali příklad z výrobců lega a snaží se vytvořit modulární
systém sestavený z jednotlivých komponent. V rámci toho provedli výzkum, aby
zjistili, jakým způsobem jsou datová centra v současnosti navrhována a
provozována. Výsledky jsou zajímavé. Provozovatele velkého hostingového centra
zajímá několik parametrů. Je to kapacita záložních zdrojů nutných pro zajištění
provozu v případě napájení, chlazení provozovaných počítačů a množství serverů,
které může do prostoru instalovat. To vše spolu s celkovým využitím určuje i
ekonomickou efektivitu provozu. Náklady na provoz bývají vysoké. Problém je v
dimenzování UPS i chlazení a obsazenosti datového centra. Při stávajících
postupech je od začátku celé datové centrum dimenzováno na maximální zátěž a
obsazenost. Takže například klimatizace o výkonu stovek kilowattů jede naplno i
v případě, že v datovém centru je zatím instalována pouze polovina strojů.
Dalším faktorem je distribuce chladicího média, v našem případě vzduchu, ke
komponentám vyžadujícím chlazení. V datových centrech jsou počítače, disková
pole nebo síťové prvky instalovány do stojanů (racků). V nich potom proudí
vzduch buď volnou cirkulací, nebo jen za pomoci větráků umístěných v
instalovaných serverech. Proč chladit celý prostor centra, když je potřeba
ochladit pouze počítače uvnitř skříní? Pro efektivnější využití technologií i
financí vědci přišli s chladicími moduly, které zajišťují přívod chladného
vzduchu přímo do stojanu a odvod tepla z vnitřku racku. Díky tomuto postupu je
možné nejen snížit kapacitu instalovaného chladicího systému na právě
provozovanou kapacitu, ale také zvýšit hustotu instalovaných počítačů ve
stojanu. Nejvýkonnější řešení založené na vodním chlazení dovoluje z jednoho
stojanu odvést až 20 kW ztrátového tepla. Modulární řešení zahrnuje i návrh
rozmístění a celkového řešení datového centra. Program InfraStructuXture
Designer slouží k vytváření návrhů datových center včetně možnosti propočtu
požadovaného napájecího a chladicího výkonu. Program obsahuje knihovnu několika
set objektů, které je možno montovat do standardního stojanu. Každý objekt
obsahuje informace o vyzařovaném tepelném výkonu a spotřebě. Na základě těchto
informací pak program navrhne optimální počet chladicích modulů, agregátů a UPS
zdrojů. Při návrzích stojanů a chladicích modulů v APC používají počítačové
simulace dynamiky proudění a šíření tepla. Zároveň firma také prověří a
zkontroluje okolo 400 návrhů datových center, které jsou pomocí tohoto programu
vytvořeny jejími obchodními partnery po celém světě.
Palivové články
Budoucnost nebude patřit ropě. Vše, co dnes pracuje čistě na principu spalování
ropných produktů, se stane jen nefunkční hromadou šrotu. A protože velká datová
centra jsou pro delší výpadek napájení chráněna výkonnými dieselagregáty, je
třeba přemýšlet, čím tyto stoje nahradit. Vývojáři APC se proto zabývají
palivovými články, které vytvářejí elektřinu katalytickou reakcí přímo z
vodíku. Přestože je tato reakce známá od roku 1839, kdy ji objevil William
Robert Grove, teprve hrozba vyčerpání ropných zásob přiměla výrobce se jí
naplno zabývat. Naštěstí se již práce rozběhly poměrně intenzivně a výsledkem
jsou první komerční výrobky. Stručný popis fungování palivového článku najdete
ve vloženém textu. Jednoduše je to tak, že katalytickou reakcí plynného vodíku
a kyslíku dochází k uvolňování elektronů a tvorbě elektrického napětí a tepla.
Jde o opačný proces, než jaký probíhá u elektrolýzy. Celková účinnost přeměny
paliva na elektřinu je okolo 80 % (často se ale setkáváme s horší efektivitou).
V Dánsku jsme měli možnost spatřit dva typy palivových článků (ve skutečnosti
jich je více). První spaloval čistý vodík, druhý využíval vodík obsažený v
jiných palivech, jako je například metanol nebo etanol. Vědci momentálně
pracují na komerčním generátoru s výkonem 10 kW pro montáž do klasického
19palcového stojanu. V něm mohou být instalovány maximálně 3 moduly. Start
reakce a tvorba elektřiny nastane do 20 sekund po výpadku. Mezitím musejí vše
pokrýt klasické akumulátory. V závislosti na zásobách vodíku může článek
pracovat od 79 minut až po více než čtyři hodiny. Pro dosažení vyššího výkonu
je samozřejmě možné moduly skládat. Palivové články bude možné využít k pohonu
automobilů, lodí nebo i notebooků a k zajištění výroby elektřiny pro
domácnosti. Při masové výrobě se také sníží výrobní náklady, které jsou nyní,
ve stadiu vývoje, ještě značné.
NetBotz
Poslední oblastí, která doplňuje "legosystém" vývojářů APC, jsou monitorovací a
sledovací moduly s příznačným názvem NetBotz. Tyto moduly mohou být vybaveny
kamerou, mikrofonem, čidly měřícími teplotu, vlhkost nebo napětí. Pomocí
připojení do sítě je potom možné prostřednictvím programu NetBotz Central
vyhodnocovat jejich stav a zaznamenávat naměřené hodnoty nebo nahrávat obraz z
kamer. APC nabízí 3 verze modulů, které se liší množstvím přípojných bodů a
vybavením. NetBotz tak mohou například sledovat teplotu v racku nebo v
konkrétním místě datového centra.
V tomto textu jsme se záměrně nesnažili příliš zabíhat do techničtějších
detailů. Šlo převážně o to ukázat celkový pohled vývojářů APC na problematiku
provozu datových center, který vlastně již dnes není jen o záložních UPS.
(pat) 6 0914
Palivové články
Jedná se o elektrochemický zdroj proudu, kde je energie získávána
elektrochemickou oxidací paliva na anodě (záporná elektroda) a redukcí kyslíku
na katodě (kladná elektroda). V současnosti se nejvíce nadějí vkládá právě do
kyslíko-vodíkového palivového článku, jako je ten zmíněný v textu. Vodík může
být vyroben například pomocí elektrolýzy vody, kyslík je zase obsažen v
atmosféře. Skladování vodíku je zatím spolu s cenou největší překážkou
praktického použití. Elektrický proud vzniká tak, že se elektrony uvolňují na
anodě a putují ke katodě. Jedná se vlastně o galvanický článek rozdíl je v tom,
že aktivní hmoty se do palivového článku kontinuálně přivádějí a elektrická
energie se průběžně odvádí, zatímco v galvanickém článku jsou aktivní hmoty
jednorázově pevně přivedeny a po spotřebování je galvanický článek znehodnocen
a nelze jej obnovit.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.