Японский автоконцерн Honda начинает реализацию демо-проекта, в рамках которого дата-центр будет питаться за счёт электростанции, использующей топливные элементы, отработавших свой срок службы в электромобилях Honda CR-V e:FCEV. Речь идёт об элементах, использующих водород, получаемый в качестве побочного продукта в промышленности, сообщает Datacenter Dynamics. Проект, анонсированный в январе прошлого года, реализуется совместно с Tokuyama Corporation и Mitsubishi Corporation.

Водород для таких элементов получается в процессе электролиза солёной воды компанией Tokuyama. Элементы будут применяться для питания распределённого ЦОД Mitsubishi в городе Сюнан (Shunan) префектуры Ямагути. Проект намерены реализовать с августа 2025 года по март 2026 года.

В рамках демонстрационной генерации компании намерены изучить, как выведенные из эксплуатации топливные системы электромобилей можно повторно использовать в «стационарных» условиях — возможно, это сократит расходы пользователей и будет способствовать переходу на «чистую» энергию. Энергия в ходе демонстрации будет от электростанции на топливных элементах, энергосети, стационарного аккумуляторного хранилища и возобновляемых источников. Это позволит выявить самые эффективные конфигурации электропитания для разных режимов работы ЦОД.

Источник изображения: Honda

В частности, водородные элементы можно будет применять в качестве резервного или основного питания, для ограничения потребления в моменты пиковых нагрузок на сеть и для балансировки спроса и предложения в сети, включая возврат энергии в электросеть. Система питания может включать до четырёх 250-кВт модулей (суммарно до 1 МВт). Время запуска элементов составляет менее 10 секунд, использование водорода обеспечивает нулевой уровень выбросов. Более того, решение можно масштабировать в соответствии с потребностями клиентов. Общая мощность ЦОД и всех топливных элементов пока не названа.

Электромобили на водородных элементах пока слабо распространены, в основном из-за относительно низкой эффективности технологии. Однако всё чаще они используются в качестве источника энергии для дата-центров, особенно в США. Там, например, Bloom Energy уже подписала соглашение с Oracle о внедрении элементов в своих ЦОД, и ожидается, что внедрение будет завершено в ближайшие три месяца. В мае DataVolt и Supermicro анонсировали сделку на $20 млрд по ускоренному развёртыванию экологичных ИИ ЦОД с использованием водородной энергетики.

В Азиатско-Тихоокеанском регионе активность не так высока, но в июле FuelCell Energy совместно с Inuverse изучала возможность развернуть электростанцию на водородных элементах мощностью до 100 МВт в ЦОД в Тэгу (Daegu), Южная Корея.

Американская FuelCell Energy, разрабатывающая топливные элементы, начала сотрудничать с застройщиком Inuverse с целью изучения возможности развёртывания топливных элементов мощностью до 100 МВт для питания строящегося дата-центра AI Daegu Data Center (AI DDC) в Тэгу (Daegu, Южная Корея), сообщает Datacenter Dynamics.

Компании подписали меморандум о взаимопонимании (не влекущий юридических последствий), определяющий параметры возможного партнёрства. Реализовать проект начнут поэтапно, начиная с 2027 года. По словам Inuverse, новый экологичный ИИ ЦОД получит систему абсорбционного охлаждения на платформе FuelCell Energy с околонулевыми выбросами. Первый этап предусматривает строительство 150 МВт, на втором мощность увеличат до более чем 300 МВт.

FuelCell Energy ориентируется на рынок дата-центров как на ключевого потребителя своих технологий. В компании заявляют, что её «чистая», надёжная и масштабируемая платформа специально разработана для рынка ЦОД. Проект с Inuverse станет для компании первым в этой сфере. По данным FuelCell Energy, она уже развёртывает 188 модулей на топливных элементах в четырёх проектах, в том числе 58,8 МВт в Хвасоне (Hwaseong, Южная Корея).

Источник изображения: FuelCell Energy

Крупнейшим игроком в сегменте топливных элементов для ЦОД считается Bloom Energy. В ноябре прошлого года компания подписала контракт с American Electric Power на поставку 1 ГВт для ИИ ЦОД, а в феврале Также у компании есть контракты с CoreWeave и QCT, а в феврале этого года она расширила соглашение с Equinix, в рамках которого топливные элементы разместят у 19 ЦОД общей мощностью более 100 МВт.

Хотя топливные элементы обычно отличаются низкими выбросами в сравнении с решениями на ископаемом топливе благодаря возможности работать на водороде, всё ещё нет единого мнения относительно того, насколько они на самом деле «низкоуглеродны». Сейчас они работают в основном на природном газе из-за высокой стоимости «зелёного» водорода, получаемого, например, из воды. Так, в 2024 году Amazon под давлением общественности отказалась от ячеек Bloom Energy в Орегоне (США) из-за проблем с выбросами, но зато заключила аналогичный контракт для своего калифорнийского дата-центра.

Три американских компании объединили усилия для обеспечения растущих из-за ИИ энергетических потребностей дата-центров. Для получения электричества они предложили подавать по трубам шахтный метан к топливным элементам, установленным при уже строящихся ЦОД, сообщает пресс-служба Diversified Energy.

Diversified Energy, FuelCell Energy и инвестиционная TESIAC будут сотрудничать для надёжного удовлетворения растущего спроса операторов ЦОД на электричество. В соответствии с соглашением Diversified Energy будет получать природный газ и метан из угольных шахт в трёх локации на территории Вирджинии, Западной Вирджинии и Кентукки. Для получения электричества на месте будут применяться топливные элементы FuelCell Energy, а TESIAC займётся обеспечением финансирования проектов, передаёт The Register.

Вирджиния, особенно север штата, славится большой концентрацией ЦОД на довольно ограниченной территории — здесь находится т.н. «Аллея дата-центров». Впрочем, теперь строители начали развивать аналогичные проекты и в соседнем Кентукки. Расширение мощностей обходится не без проблем, не в последнюю очередь из-за дефицита энергии для строящихся дата-центров. Исследование, проводившееся в прошлом году, позволило прийти к выводу, что потребление энергии ЦОД в США к 2030 году вырастет более чем вдвое.

Источник изображения: Luca Maffeis/unsplash.com

Проблема заставила операторов ЦОД искать альтернативные источники питания. Одним из таких вариантов является генерация энергии непосредственно при ЦОД, что гарантирует бесперебойную работу без оглядки на состояние общей энергосети и позволяет продавать последней излишки. В Diversified Energy заявляют, что её точки добычи природного газа и метана из угольных пластов «выгодно расположены» в районе Аппалачей — это позволит напрямую обеспечивать потребности многочисленных близлежащих дата-центров в энергии.

Во FuelCell Energy уверены, что партнёры смогут удовлетворить потребности операторов в электричестве быстрее и экологичнее, чем альтернативные проекты на рынке. В компании считают, что будущее ИИ и HPC потребует больших объёмов «чистой» энергии, генерируемой на местах. Впрочем, в норме метан не применяется в топливных элементах — обычно его предварительно преобразуют в водород, в ходе чего всё же выделяется CO₂ хотя и в меньших объёмах, чем при сжигании газа напрямую.

Южнокорейская государственная коммунальная компания Korea Southeast Power и занимающаяся проектированием, закупками и строительством Samsung C&T подписали меморандум о взаимопонимании с региональными властями провинции Чунгнам (Чуннам) о строительстве «энергетического хаба» Dangjin Green Energy Hub. Фактически речь идёт об электростанции на водородных топливных элементах, сообщает Datacenter Dynamics.

Это первая в Южной Корее электростанция на 900 МВт, генерирующая энергию с помощью водородных топливных ячеек. Совместно с энергохранилищем на 300 МВт (ёмкость не уточняется) станция будет обеспечивать работу крупномасштабного дата-центра. По предварительным оценкам, реализация проекта обойдётся в $1,7 млрд, из которых только на строительство самого ЦОД будет потрачено $860 млн. Коммерческая эксплуатация должна начаться к 2032 году.

В рамках проекта будет генерироваться «зелёный» водород, получаемый от местных поставщиков, использующих для его производства экобезопасные технологии. Впоследствии предполагается питание от водорода не только ЦОД, но и региональных промышленных комплексов. Аккумуляторное энергохранилище (BESS), состоящее из трёх 100-МВт модулей, будет пополняться за счёт солнечной энергии и использоваться для обеспечения стабильного снабжения дата-центра и других объектов.

Источник изображения: rawkkim/unsplash.com

Проектов на водороде довольно много. В апреле сообщалось о том, что водородные элементы запитают суперкомпьютерный центр Texas Advanced Computing Center. В сентябре сообщалось, что ECL построит гигантский «зелёный» водородный ЦОД TerraSite-TX1. Тогда же появилась информация, что Microsoft при поддержке ESB на время запитает свой дублинский ЦОД от водородных топливных ячеек GeoPura.

Разработчик газовых топливных элементов Bloom Energy подписал с одной из крупнейших энергетических компаний США — American Electric Power (AEP) соглашение о поставке твердооксидных ячеек (SOFC) совокупной мощностью до 1 ГВт, которые AEP намерена использовать в качестве ещё одного источника питания ИИ ЦОД. Изначально AEP рассчитывает получить 100 МВт, а в 2025 году заказать ещё одну партию элементов, сообщает Datacenter Dynamics.

Топливные элементы Bloom Energy могут работать на водороде или любых смесях природных газов. Впрочем, на данный момент речь идёт только об использовании природного газа, который не считается в отрасли по-настоящему «зелёным» в отличие от некоторых видов водорода.

Bloom Energy уже заключила несколько знаковых сделок в секторе ЦОД в 2024 году. В июле облачный провайдер CoreWeave сообщил о намерении внедрять топливные ячейки Bloom в Иллинойсе. Ожидается, что система питания на их основе будет готова к сдаче в III квартале 2025 года. В июле же Bloom Energy заключила соглашение на 15 лет о поставке планируемому дата-центру AWS в Кремниевой долине Amazon (AWS) 20 МВт от топливных элементов.

Источник изображения: Bloom Energy

Впрочем, у компании в 2024 году были и некоторые проблемы с реализацией проектов. В июне Amazon отказалась от контракта на покупку ячеек для ЦОД в Орегоне, хотя Bloom Energy в этом не виновата. В 2023 году стороны заключили соглашение, предусматривавшее поставку элементов на 24 МВт. На тот момент их продвигали в качестве локального низкоуглеродного источника питания трёх ЦОД AWS. Однако в данной местности большая часть энергии поступает от ГЭС, поэтому местный регулятор решил, что использование топливных элементов зря приведёт к выбросам, эквивалентным 250 тыс. т CO₂ ежегодно.

В современном мире электроэнергии не достаёт не только операторам дата-центров. По данным The Register, тайваньский производитель серверов Quanta Computer объявил о покупке трёх комплектов на топливных элементах Bloom Energy — от них будет питаться один из заводов компании в Калифорнии. Местная коммунальная компания фактически расписалась в своём бессилии, объявив, что сможет обеспечить электроснабжение предприятия только через несколько лет.

Ещё два комплекта производитель приобрёл в апреле этого года. Апрельская закупка обошлась компании в $50 млн, а нынешняя — в $80 млн. В предварительном заявлении производителя сообщается, что применение инновационных модульных решений для микросетей, предложенное Bloom Energy, позволит Quanta Computer избежать задержек с поставками электричества. В качестве топлива можгут применяться природный газ, водород или даже биогаз.

В заявлении Quanta не раскрываются спецификации элементов, но известно, что речь идёт о системах Bloom Energy, которые могут масштабироваться от 200 кВт до 20 МВт. Так, вариант Bloom Series 10 предлагает микросеть на 10 МВт, электроэнергия обойдётся в $0,099/кВт∙ч. Bloom Energy уже ведёт дела со многими операторами ЦОД, например AWS и CoreWeave, на объектах которых будут внедряться её топливные ячейки.

Источник изображения: Bloom Energy

Многие отрасли, в первую очередь операторы ЦОД, уже обеспокоены дефицитом электричества. Особенно это касается инфраструктуры, использующей ресурсоёмкие ИИ-ускорители. Не видя более подходящих вариантов, многие обращаются к атомной энергетике — так, недавно Microsoft заключила соглашение о возобновлении работы реактора для своих ЦОД на печальной известной АЭС Three Mile Island в США.

Microsoft приступила к тестовому использованию экобезопасного «зелёного» водорода, обеспечивающего нулевые выбросы при генерации электроэнергии. Испытания пройдут в дата-центре компании в Дублине (Ирландия) совместно с поставщиком водородных решений ESB. Топливные ячейки мощностью 250 кВт проработают в течение восьми недель.

Точно такие же ячейки проходят испытание и в дублинском ЦОД Equinix. Они рассматриваются в качестве экобезопасной замены дизель-генераторам. Проекты с Microsoft и Equinix являются частью целой серии испытаний в 2024–2025 гг. ESB рассчитывает продемонстрировать универсальность водородных технологий для различных сфер использования.

В Microsoft уверены, что первый эксперимент позволит продемонстрировать, как водородная энергетика сможет помочь декарбонизации IT-индустрии, в частности, ирландских ЦОД. Сейчас в стране фактически действует мораторий на строительство новых дата-центров в районе Дублина, поскольку ЦОД потребляют уже 21 % энергии в стране.

Источник изображения: Microsoft

В Microsoft давно экспериментируют с водородными топливными элементами для ЦОД. В начале 2024 года компания заявила, что совместный проект с Caterpillar в Вайоминге (США) позволил небольшому ЦОД успешно проработать 48 часов на одних только водородных элементах.

Руководство ESB тоже уверено, что «зелёный» водород будет играть важную роль в экобезопасной энергосистеме будущего, а совместный проект с Microsoft продемонстрирует потенциал технологии для дата-центров. Впрочем, в 2023 году Microsoft добилась разрешения на строительство газовой электростанции мощностью 170 МВт в дублинском кампусе. Тогда она заявила, что та будет применяться только для резервного электроснабжения объекта.

Стартап EdgeCloudLink (ECL), разрабатывающий автономные модульные ЦОД с питанием от водорода, возводимые методом 3D-печати, заявил о намерении построить за $8 млрд ИИ ЦОД TerraSite-TX1 ёмкостью 1 ГВт к востоку от Хьюстона (Техас). В перспективе кампус может вырасти и до 2 ГВт, но пока планируется к лету 2025 года ввести в эксплуатацию 50 МВт, что обойдётся в $450 млн. Первым клиентом станет оператор ИИ-облака Lambda Labs.

Источник изображений: EdgeCloudLink

К ЦОД будут вести три ветки газопровода, по которым и будет поставляться водород для питания кампуса. Как уточняет, DataCenter Dynamics, энергия будет обходиться в $0,08–$0,12/кВт·ч. В Lambda уверены, что новая «зелёная» инфраструктура обеспечит исследователей и разработчиков существенными вычислительными ресурсами, при этом проект позволяет снизить нагрузку ИИ-технологий на окружающую среду.

В компании неоднократно подчёркивали нулевой выброс своих ЦОД. Правда, это не касается всей цепочки поставок, поскольку новый ЦОД будет питаться от водорода, полученного методом паровой конверсии, который сопровождается выбросами углекислоты. Ожидается, что в 2025 году половина поставок будет приходиться именно на такой «серый» водород, а вторая половина — на «голубой», который тоже получается в результате паровой конверсии метана, но при этом CO₂ в процессе захватывается и сохраняется. Годом позже компания намерена перейти к соотношению 80/20 «голубого» и «зелёного» водорода, последний добывается с помощью возобновляемой энергии.

Как заявляют в ECL, пока другие говорят о создании водородных дата-центров без подключения к магистральным электросетям через 5–20 лет, только ECL готова реализовать проект в кратчайшие сроки, в том числе благодаря использованию 3D-печати для строительства объектов — на возведение, оснащение и ввод в эксплуатацию уходит менее одного года.

Первый модульный ЦОД компании ёмкостью 1 МВт был запущен в мае 2024 года на небольшой площадке в Маунтин-Вью (Калифорния). Теперь ECL ищет средства для финансирования всего $8-млрд проекта, а не только первого этапа. Ранее в этом году она уже привлекла несколько миллионов долларов инвестиций.

Немецкий стартап Reverion привлёк $62 млн в раунде финансирования серии A, передаёт Datacenter Dynamics. Reverion разрабатывает контейнерные микроэлектростанции с «отрицательным» углеродным выбросом и потратит полученные средства на запуск серийного производства своих продуктов. По словам компании, у неё уже есть предварительные заказы на более чем $100 млн.

В ходе раунда A компания получила больше предложений, чем планировала. В том числе получены средства т.н. неразбавляющего финансирования, не влекущего уменьшения доли существующих инвесторов. Раунд возглавила Energy Impact Partners (EIP) при участии Honda и European Innovation Council Fund (EIC Fund). Также к ним присоединились и действующие инвесторы — Extantia Capital, UVC Partners, Green Generation Fund, Doral Energy-Tech Ventures и Possible Ventures.

Reverion — детище Мюнхенского технического университета, превратившееся в самостоятельную бизнес-единицу в 2022 году. Заявляется, что его электростанции на твердооксидных топливных ячейках, работающих на биогазе, обеспечивают эффективность генерации энергии до 80 %. Это заметно лучше, чем у традиционных модулей. При этом при наличии избытка энергии в сети, например, от солнечных и ветряных источников, электростанция Reverion переключается на электролиз и сама производит «зелёный» водород или метан, которые сохраняются на будущее.

Источник изображения: Reverion

Биогаз подаётся в систему, после чего из него устраняется сероводород и другие примеси. Газ предварительно нагревается и подаётся в топливную ячейку, где он окисляется для получения электроэнергии. Станция в стандартном 20-футовом контейнере обеспечивает до 100 кВт, а в 40-футовом — до 500 кВт. Параллельно она способна захватывать CO₂, выделившийся в ходе генерации энергии.

В Reverion заявляют, что фермеры с электростанциями на биогазе страдают от ужесточившихся требований регуляторов и ограничений, связанных с традиционными технологиями. Именно для этого сегмента рынка компания и предлагает свои решения. Некоторые эксперты предполагают, что компания способна стать лидером в своём сегменте не только в Европе, но и в мировых масштабах.

Впрочем, у неё уже имеется немало конкурентов. Только в США Министерство энергетики выделило $750 млн на расширение производства водородных ячеек и электролизеров. Внедряют или намерены внедрять топливные элементы на газе многие операторы ЦОД, а некоторые компании вроде Plug Power уже занимаются их разработкой и изготовлением.

Оператор ЦОД Equinix внедрил в дублинском дата-центре IBX технологию резервного питания от водородных элементов ESB Hydrogen Fuel Cell в составе модулей GeoPura, передаёт Datacenter Dynamics. По словам Equinix, компания стремится к внедрению экоустойчивых инфраструктурных решений и работает с ESB и GeoPura над созданием современных генераторов с питанием от водорода. Детали проекта пока не разглашаются. Сейчас Equinix управляет четырьмя IBX-ЦОД (BD1-4) и одним xScale (DB5x) в ирландской столице.

Находящаяся в государственной собственности ирландская компания ESB активно инвестирует в производство и хранение водорода помимо создания собственно ячеек. А основанная в 2019 году GeoPura совместно с Siemens разрабатывает модули питания HPU на основе топливных элементов для замены дизельных генераторов. По некоторым данным, компания привлекла £92 млн ($118 млн) от UK Infrastructure Bank, Barclays Sustainable Impact Capital, GM Ventures, SWEN Capital Partners, Siemens Energy Ventures и др.

Решение GeoPura Hydrogen Power Unit (HPU) представляет собой стандартный 20″ контейнер, заполненный водородными топливными элементами. Он обеспечивает 250 кВт (электричество), 80 кВт (тепло) и имеет ёмкость 216 кВт∙ч. Мощность можно довести до 2 МВт путём объединения несколько контейнеров. Для снабжения HPU компания производит собственный «зелёный» водород. В GeoPurа заявили, что HPU уже используют британское Министерство обороны, Balfour Beatty, National Grid и BBC. К 2033 году компания намерена внедрить более 3600 HPU.

Источник изображения: ESB

Equinix впервые опробовала водородные топливные элементы во Франкфурте в 2013 году, а в 2017-м установили ячейки Bloom в 12 дата-центрах. Также ранее водородные элементы тестировались для питания ЦОД в Сингапуре. В той или иной степени используют водород в качестве источника энергии компании Microsoft, Amazon, Nxtra, NorthC. А Honda тестирует систем из б/у ячеек для резервного питания собственного ЦОД в Калифорнии.

Источник изображения: GeoPura

Однако именно в Ирландии остро требуется внедрение новых энергетических технологий после фактического моратория на большинство новых проектов в районе Дублина. Так, Amazon, Google и Microsoft готовы построить собственные линии электропередач, чтобы не нагружать уже существующие и не лишиться ЦОД в Дублине. Одним из примеров новаторства стала Bloom Energy. Компания построит первый в Европе дата-центр с питанием только от твердооксидных топливных ячеек, работающих на газе.