Datacenters van Microsoft krijgen mogelijk racks met brandstofcellen

Microsoft gaat een rackontwerp testen dat voorzien is van brandstofcellen op basis van methaangas. Dit ontwerp moet zorgen voor milieuvriendelijker en betrouwbaarder rekencentra die los van het elektriciteitsnet kunnen opereren. Ook zouden de kosten aanzienlijk dalen.

Het toepassen van brandstofcellen in datacenters maakt het volgens Microsoft mogelijk om kosten te besparen, onder andere omdat ups'en en distributiesystemen voor elektriciteit niet langer nodig zijn. Bovendien is met het integreren van brandstofcellen in een datacenter de 'energiecentrale' direct in het pand aanwezig, waardoor er minder stroom verloren gaat bij het transport, met voordelen voor het milieu en de stroomrekening tot gevolg. Ook de betrouwbaarheid zou hoger liggen: bedrijven die dergelijke brandstofcellen leveren, beloven uptimes van 99,999 procent, tegenover 99,9 procent die het gemiddelde energiebedrijf belooft.

Volgens onderzoekers bij Microsoft, die hun plannen in een whitepaper beschrijven, is een brandstofcel op basis van methaangas op rackniveau die enkele kW's aan stroom levert het meest efficiënt. Kleinere brandstofcellen op serverniveau zouden te kostbaar zijn, terwijl een grote brandstofcel voor het gehele datacenter de systemen te kwetsbaar maakt mocht de brandstofcel defect raken. Het aanleggen van de benodigde distributiepijpen voor de aanvoer van methaangas naar de racks zou aanmerkelijk goedkoper zijn dan de reguliere infrastructuur voor de benodigde elektriciteit.

Microsoft experimenteert al enige tijd met een datacenter in de Amerikaanse plaats Cheyenne, waar het rekencentrum methaangas benut van een naburige waterzuiveringsinstallatie. Daarbij wordt echter nog niet op rackniveau met brandstofcellen gewerkt. Verder denken de onderzoekers van Microsoft Research dat brandstofcellen op basis van waterstof nog niet interessant zijn omdat de opslag en distributie nog lastig en kostbaar is, maar het gebruik van biogas zou geen probleem moeten vormen.

De onderzoekers denken dat de proeven die de softwaregigant wil gaan uitvoeren met de aangepaste racks de total cost of ownership van een datacenter ten opzichte van een traditionele opzet met minimaal 20 procent zou kunnen verlagen. Wel wordt erkend dat er nog veel haken en ogen zitten aan het ontwerp en dat er in de praktijk vermoedelijk nog de nodige aanpassingen aan het ontwerp nodig zijn voordat deze is geoptimaliseerd. Desondanks denken de Microsoft-onderzoekers dat op methaangas draaiende datacenters die onafhankelijk van het lichtnet draaien een belangrijke rol gaan spelen in de toekomst.

Reacties (55)

Uitlaatgassen worden dan ook direct afgevoerd, via weer andere leidingen?
Op gevoel zou ik zeggen dat dit een mooie backup is voor elektriciteit, maar een volledige vervanging? Hoe lang kan een rack zonder nieuw gas van buitenaf?

Wel mooi dat dit in feite dus 100% groene energie is!

Groene energie?

Methaangas is schadelijk voor het milieu, omdat het bijdraagt aan het broeikaseffect en de vorming van ozon.

In dit geval is het wel 'groen'. Het word namelijk niet speciaal vervaardigd maar is een restproduct van een ander proces wat al in werking is.

Gebruiken ze het niet voor brandstofcellen dan gaat het direct de lucht in.

Dat iets een restproduct is maakt het niet per definitie "groen". Een olieraffinaderij produceert ook restproducten die verbrand worden om energie op te wekken. Begin eerst eens met de vraag waarom een waterzuiveringscentrale methaan produceert.

Verder wordt methaan (of andere koolwaterstoffen) nooit zo de atmosfeer in gebracht, dat wordt gefakkeld.

Methaangas (CH4) wordt verbrand waarna er -neem ik aan- H2O en CO2 overblijft. Maargoed, het wordt op natuurlijke manieren gegenereerd (rioolwater e.d.), en het is een kringloopgas. Vandaar wel helemaal groen dus.

Methaangas is trouwens vrijwel hetzelfde als aardgas in Nederland. Dus, tja...

Het wordt niet verbrand maar omgezet via een chemische reactie (die minder exotherm is ).
Vraag me af wat ze met de CO2 doen. In theorie zou het zelfs nog als koelgas kunnen gebruiken met absorptie koeling.

Het wordt niet verbrand maar omgezet via een chemische reactie (die minder exotherm is ).

De beginstoffen en eindproducten zijn hetzelfde, dus bij de totaal reacties komt evenveel energie vrij (zie eerste wet thermodynamica). Verder is verbranding een categorie van chemische reacties, namelijk snelle oxidaties met zuurstof waarbij warmte vrijkomt. Wat er in een brandstofcel gebeurd valt daar ook onder.

Het grote verschil is dat bij een brandstofcel een deel van de energie direct vrijkomt als electriciteit, terwijl je bij een verbrandingsmotor/stoom cyclus nog een inefficiente dynamo nodig hebt.

[Reactie gewijzigd door yoenit op 14 november 2013 01:37]

Daarom is het juist milieuvriendelijk om het methaangas te gebruiken in een brandstofcel, in plaats van het in de atmosfeer te laten komen.

Maar dat gas, dat toch al gegenereerd wordt, wordt hiermee dus wel verwijderd uit de kringloop (althans, omgezet in andere stoffen), en dat is dus weer goed tegen het broeikaseffect.

Anders had het 'gewoon' in de atmosfeer terecht gekomen.

Dus ja, het lijkt me wel degelijk groen.

Als ze onafhankelijk van het lichtnet kunnen werken dan zouden ze dus in theorie die dingen ergens midden in de woestijn onder de grond kunnen stoppen ?

In theorie wel lijkt me, al zal de benodigde brandstof wel aangeleverd moeten worden.

En de verbinding met internet dan?

Dat is een tweede (of eerste?) vereiste inderdaad. Maar dit leek me wel duidelijk.

Wifi straalverbinding

Sataliet ;d of gwn stel kabels zo moeilijk kan dat niet zijn gwn op het zand leggen 30 zandstormen veder zul je ze nooit meer vinden'

In het artikel staat ook duidelijk inhouse betekend geen verlies door kabels. Bij lange kabels kan dat verlies aardig oplopen.

Wat ik me echter afvraag is hoe zit het met de brandveiligheid. Doe je het in ieder rack dan kun je wel eens last hebben van een kettingreactie. Gaat 1 rack in de hens dat volgt de rest ook snel. Je hebt met methaangas toch een klein bommetje in je rack.

Wil je toch eigen energie, zet dan een apart gebouw neer, stukje van je datacenter waar je deze energie kan opslaan.

Lange kabels zo'n 15% verlies. Probleem is de onzekerheid rondom lijnen bouwen. Alleen al de wettelijke aanbestedingstermijn kan zo maar 7 jaar zijn, dan rechtszaken, grondonteigeningen en andere ellende. Voor je 't weet ben je 20 jaar verder. Daar wil geen bedrijf zich aan branden.

Dit waar een megawatt of 60 je niet zo maar eventjes genereert.

Opslaan van 60 megawatt is ontzettend duur. Hoeveel uur batterijcapaciteit wil je hebben? Week of 2 ? Reken maar eens uit wat dat kost!

Dus wat generators die op gas werken, wat simpel valt op te slaan is dan niet zo onnozel als het lijkt.

Probleem bij veel generators is dat ze gewoon niet zo maar willen opstarten, dus kinderziektes hieruit testen is niet eenvoudig. Vind 1 ziekenhuis waar de generatoren goed werken in geval van noodstroomvraag.

Waarschijnlijk wel, maar erg praktisch is zoiets niet, aangezien er in een woestijn over het algemeen weinig faciliteiten zijn. Want los van het lichtnet heb je natuurlijk ook nog een dataverbinding nodig, en meestal een dikke in het geval van een datacenter. Die zijn midden in een woestijn meestal vrij dun gezaaid

Daarnaast heb je natuurlijk ook (enig) personeel nodig, wat in een woestijn ook lastig zou kunnen zijn.

En de brandstof voor die cellen zal ook ergens aangeleverd moeten worden door leveranciers, dus je hebt ook een infrastructuur nodig qua wegen enzo

En zo nog een aantal zaken die het niet heel erg praktisch maken...

en een woestijn is ook ruk voor je koeling

Schijn bedriegt lijkt me. Overdag is het er altijd heet door de felle zon, maar door weinig tot geen bevolking koelt het ook flink af in de nacht - een verschil van soms wel 50 graden. Wanneer men een wit en weerkaatsende coating gebruikt van de gebouwen of onder de grond opereert speelt de felle zon veel minder. Wellicht kan je dan ook juist zonnecellen op het dak van het datacenter zetten om de energie van de zon te gebruiken in plaats van te weerkaatsen.

Daarnaast is een woestijn qua oppervlakte ook erg goedkoop, het kan immers voor weinig andere doeleinden geschikt.

Ze zijn ook aan het onderzoeken naar koelen met de atmosfeer. Dat gaat uit van water en balonnen, maar breidt dat uit met een lange schoorsteen, zou ik zeggen

Maar als je toch in de woestijn zit; zonne-energie

Zonneenergie is op zich wel een idee maar het is niet echt voordeliger dan conventionele energie. Financieel is het geen voordeel.
.
Zonneenergie is wel voordelig voor burgers die ze op hun dak zetten omdat zij dan ook geen energiebelasting hoeven te betalen die 70% van de consumenten prijs bepaalt.
Maar bedrijven kunnen zelf goedkoper energie opwekken met bijvoorbeeld die brandstofcellen op gas dan ze kunnen met zonnecellen.

Zonneenergie voor een datacentrum dat 24/24 moet werken is geen optie.

De zon schijnt maar paar uur per dag en niet 's nachts bijvoorbeeld. De zonnepanelen werken na een paar jaar stuk minder en je hebt complexe software nodig om de panelen te schakelen, anders werken hele secties niet met als gevolg dat je ueberhaupt geen stroomgarantie hebt zelfs als de zon schijnt.

Verder heb je gewoon de ruimte niet voor zonne-energie. Datacentra kun je wel iets buiten de steden plaatsen, maar niet overdreven ver weg. Tenslotte moet hij wel snel internet hebben zo'n datacentrum.

Waar voor overheidssubsidies verhaaltjes verteld worden over wat zonnepanelen leveren, dat soort verhaaltjes werken niet als je een datacentrum 24/24 online moet houden.

Piek stroomverbruik op het stroomnet is in november in Nederland, vaak eind november. Het is erg donker dan met veel bewolking.

Zonnepanelen leveren al snel na paar jaar factor 2 minder en met bewolking vast ook niet erg veel. Dan zou je dus met paar uurtjes licht per dag rekening ermee moeten houden dat je energieopslag het dus 2 weken moet uitzingen, terwijl je niet kunt rekenen op enig energie vande zonnepanelen.

De laadcapaciteit als er dan wel licht is van je batterijen zou dan dus enige dozijnen keren hoger moeten zijn dan je gebruik.

verbruik is zo'n 60 megawatt, dan zou je dus rond de 2000 megawatt moeten kunnen genereren met zo'n zonneparkje onder normale omstandigheden.

Op deze noordelijke breedtegraad is er niet een zonnepark van die omvang, ondanks enorme subsidies die al zijn weggegeven.

Verder kunnen we ook bewijzen dat als je al een opslagcapaciteit van 2 weken moet hebben in geval van zonnepanelen, dat je dan net zo goed zonder die zonnepanelen die opslagcapaciteit wel kopen kunt.

Kortom het valt simpel te bewijzen dat zonnepanelen compleet nutteloos zijn voor het bedrijfsleven zo lang het niet 100% gesubsidieerd wordt.

Net zoals dat een groot gedeelte van de woestijn-bewoners liever onder het zand blijven gedurende de dag dan dat ze levend verbranden op het zand? Of dat als je 's nachts in de Sahara loopt, de kans hebt dat je tenen eraf vriezen? Die koeling?

Je koeling capaciteit moet gebaseerd zijn op je maximum hitteproductie.
Je hebt dus veel minder koleing nodig in een plaats waar het maximaal 25 graden wordt dan in een plaats waar de omgevingstemperatuur 50 graden is.
.
Ingraven in de grond geeft wel verlichting van de directe zon en is voor dieren wel zinvol maar voor een datacentrum heeft het maar weinig effect omdat het datacentrum voor hitte moet krijtraken en de grond werkt dan uiteindelijk als isolator die de door het datacentrum afgegeven warmte vasthoudt.

en je connectiviteit dan?

Je moet er toch kabels naar toe trekken.. dus dan zouden ze net zo goed naast het glas, stroom onder de grond kunnen laten lopen.

Ik zit meer te denken aan die datacenters in zeecontainers.. draadloze verbinding erop, en die kunnen dan rustig ronddobberen.

Denk toch dat als er een beetje golf overheen komt je dan een soort 'will it blend' idee krijgt met je datacenter in de container

Hoe zit het met het milieu? Al die datacenters zeggen daar druk mee bezig te zijn (groene stroom, zuinigere servers etc.) maar in ieder rack een, ik neem aan verbrandingsmotor met flinke dynamo, lijkt me wat betreft uitstoot ook flink...

[Reactie gewijzigd door RGAT op 14 november 2013 00:06]

Hoe kom jij nou weer bij een verbrandingsmotor? Dit gaat over brandstofcellen, dat is een compleet ander principe.

Tja vandaar mijn vraag over het milieu, ik nam aan dat ze een verbrandingsmotor gebruikten, maar alsnog bij een chemisch process dezelfde vraag...

Dat zou kunnen, maar ik denk dat zonnepanelen in een woestijn genoeg vermogen levert. Dit is eerder bedoelt om de transportverliezen te minimaliseren

Het toepassen van brandstofcellen in datacenters maakt het volgens Microsoft mogelijk om kosten te besparen, onder andere omdat ups'en en distributiesystemen voor elektriciteit niet langer nodig zijn. Bovendien is met het integreren van brandstofcellen in een datacenter de 'energiecentrale' direct in het pand aanwezig, waardoor er minder stroom verloren gaat bij het transport, met voordelen voor het milieu en de stroomrekening tot gevolg.

Onder water lijkt mij slimmer hoewel de bouwkosten dan wel kunnen oplopen. Het water zou de installatie dan kunnen koelen. Op een locatie waar aardgas en glasvezelkabels onder water lopen lijkt mij een ideale plek.

Als ze onafhankelijk van het lichtnet kunnen werken dan zouden ze dus in theorie die dingen ergens midden in de woestijn onder de grond kunnen stoppen ?

Dan lijkt me een solar tower of zo beter geschikt als je je in de woestijn bevind, tank onder grond met gesmolten zout die overdag verhit word door zon via de honderden speigels die focussen op de toren, kan 24/7 stroom leveren zonder enige uitstoot of ingewikkelde, mulieu belastende en dure zonnepanelen. Gewone spiegels en toren met buizen is voldoende om het speciale zout mengsel te smelten, via een doodgewone turbine kan je stoom opwekken door middel van het gesmolten zout.

gesmolten zout heeft eigenschap dat het dagen lang warmte kan vasthouden, kan dus warmte opslaan en hergebruiken in de nacht. En techniek is zo simpel dat het heel makkelijk is te repareren en te vervangen, spiegels zijn overal te koop voor relatief laag bedrag als je het vergelijkt met zonnepanelen.

Zijn al hoop varianten van gemaakt, sommige zonder toren, lijken meer op zonnen ovens met buis in midden, werken allemaal volgens hetzelfde principe.

Ik dénk dat dat nog zou kunnen meevallen: waar je anders met dikke elektriciteitskabel zit naast je dataconnectie, heb je hier enkel je dataconnectie die waarschijnlijk via een glasvezellijn kan gebeuren.
De brandstof aanleveren kan zowel met een tankwagen als via leidingen. En ook hier "zou dit kunnen meevallen", aangezien je misschien kunstof, of in elk geval, gewone metalen leidingen kan gebruiken.
Als je gewoon al van die dikke koperleidingen voor de stroomtoevoer vanaf raakt, is dat al héél veel gewonnen, want dat zijn de boosdoeners: koper is pokkeduur. Wat betreft koeling e.d.: aangezien je toch al methaan aanvoert, kan je dit evengoed gebruiken om een airco aan te drijven (principe compacte campingfrigo), of elektriciteit op te wekken voor ventilatie, ...

Eerder in de polder bij een varkensstal. Dicht bij de bron van methaangas.

Bij wieringermeer zijn er plannen om met een datacener kassen te verwarmen, ook wordt er gesproken over gasmotoren van tuinders. Wellicht dat microsoft dat gas zelf wel wilt opkopen?

Link

[Reactie gewijzigd door Rexus op 13 november 2013 14:57]

In Nederland is de praktische kans dat de stroom uitvalt voor een datacenter van m$ dus vrij klein, dus hier zullen ze vast niks willen.

De hoogspanningskabels hebben altijd noodcapaciteitmogelijkheid hier. Dus meestal zijn 't 2 setjes, terwijl 1 setje al genoeg is om de volle capaciteit te dragen.

In USA werkt dat anders. Daar is die noodomleidingsmogelijkheid er niet of hoegenaamd niet en valt de stroom ook vaker uit in bepaalde gebieden.

Wellicht voldoet het al als alle systeembeheerders van het datacenter verplicht op het werk moeten sch**ten?

Ja in theorie wel. Maar waarom zou je dat willen (serieuze vraag)?

Het is de bedoeling dat je reageert via de 'Reageer'-knop onderaan iemand zijn of haar reactie. Dit maakt het nogal onoverzichtelijk.

bedankt voor de tip! Je begrijpt natuurlijk ook wel dat ik op de reageer-knop drukte, maar vraag mij niet waarom hij hem vervolgens als reactie op hoofd-thread laat zien

Dat zou je willen omdat je altijd mensen hebt die iets kunnen en willen saboteren. Als hun xboxlive eruit ligt. En om nou naar de Arizona woestijn te rijden zien ze dan denk ik niet zitten.

Heb je wel eens een traditioneel datacenter met gevoelige informatie gezien?
Vooral die van Microsoft in Amerika;
Zware hekken met prikkeldraad en prik erop, toegangspoortjes met een snel plaatsbare barriere die hardrijdende vrachtwagens stopt, zwaarbewapende beveiliging, en in het gebouw electrische poortjes met pas, iris en vingerafdruk scanners etc.
Nee, om in dat soort datacentra binnen te komen is er maar 1 manier en dat is een zeer geldige reden hebben dat ze je binnen willen laten, rondleiding is dan ook geen goede smoes om binnen te komen.
De andere ingang van het datacenter is zowel op vaste land, als midden in de zee als zelfs op een andere planeet hetzelfde: inbreken op de servers vanaf het internet en daar doe je niks aan door je datacenter midden in de woestijn/zee te plaatsen.

Dit is een intressante ontwikkeling, in datacenters gaat veel energie verloren, zoals hierboven lijkt het verwarmen van kassen ook geen gek idee.
Mogelijkheden genoeg om nu op afgelegen plekken datacenters te beheren.

Hopelijk gebeurd dit dan niet http://online.wsj.com/new...4441404579119490744478398

Marketing en verkoop technisch gezien heel aardig en leuk natuurlijk "Ook de betrouwbaarheid zou hoger liggen: bedrijven die dergelijke brandstofcellen leveren, beloven uptimes van 99,999 procent, tegenover 99,9 procent die het gemiddelde energiebedrijf belooft."

Maar als de server / firewall / geheugen / koel beveiliging etc enz de boosdoener is, dan maakt het niet uit dat er wel prik voor handen is...

Voor die 0,001 ofwel 99 promille zullen we wel vele procenten meer moeten dokken, dus let daar ook even op....
(Band / explosie gevaar e.d. nog daargelaten)

[Reactie gewijzigd door notsonewbie op 13 november 2013 16:02]

Voor een datacenter van een paar miljard dollar per stuk is die paar miljoen extra geen probleem.

Maar wat weer vergeten word is dat de brandstofcel ook ruimte in het rack in beslag neemt (meer dan de UPS) , en er dus minder servers in geplaatst kunnen worden. Hierdoor zijn meer racks nodig (= meer brandstofcellen) waardoor de efficientie toch weer daalt.

Methaangas is toch ook brandbaar? Vraag mij af hoe het additionele risico opweegt tegen de exploitatie van het datacenter en of je infra dan wel daadwerkelijk goedkoper zal blijven als je ook andere beveiligingsmechanismes nodig hebt, zoals snelle of verbeterde ontluchtingsmogelijkheden van je datacenter. Bij een onvolledige verbranding van methaan ontstaat koolstofmonooxide. Zou niet in een ruimte willen staan waar dit gebeurt.

In een afgesloten systeem is de vorming van CO geen direct gevaar.

Dat klopt, maar ik heb het juist over de risico's als dit niet zo is, bijvoorbeeld bij poreus worden van transportleidingen, het vergaan van afdichtrubbers of menselijk falen. In een volledig gesloten systeem is ontbranding ook niet echt een gevaar, maar ik heb wel mijn twijfels bij de huidige haalbaarheid om een dergelijk systeem bijv. 4-10 jaar mee te laten gaan. Het zijn eigenlijk een beetje dezelfde redeneringen als bij de invoering van waterstof bij auto's en de distributiemethodes en invoering hiervan.