Microsoft zeigt, wie man Rechenzentren mit Wasserstoff betreibt

Gemäss "GreenIT.de" sind Rechenzentren (RZ) für 17 Prozent des Energieverbrauchs von IT-Systemen und für 15 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich, der Rest entfällt auf Netzwerke und Geräte. Die grossen Anbieter versuchen daher, die CO2-Bilanz ihrer RZ zu verbessern, indem sie die Energieeffizienz erhöhen, Abwärme wiederverwenden und grüne Energie einspeisen.

Microsoft mischt ebenfalls mit in diesem Wettlauf zur Reduktion der ökologischen Auswirkungen von RZ. Im Juni testete das Unternehmen erfolgreich einen Notstromgenerator, der mit Brennstoffzellen (oder Wasserstoffzellen) betrieben wird. Er erzeugt 3 Megawatt an Strom und kann damit 10'000 Server oder 600 Haushalte versorgen.

Das System ist somit in der Lage, als Notstromgenerator zu fungieren, um ein Rechenzentrum während einer Unterbrechung des Stromnetzes zu versorgen. Zur Veranschaulichung: Das grösste RZ in der Schweiz (Safehost in Gland) verfügt über eine Kapazität von 40 Megawatt.

Umweltfreundlichere Energie

Der Hauptvorteil des von Microsoft erprobten Systems ist, dass es viel umweltfreundlicher ist als die dieselbetriebenen Notstromaggregate, die heute in Rechenzentren eingesetzt werden. Microsoft verpflichtete sich, bis 2030 CO2-neutral zu sein und auf Dieselkraftstoff zu verzichten.

Das von Microsoft getestete System nutzt die PEM-Technologie. Die Abkürzung steht für Protonen-Austausch-Membran. Die Technologie verbindet Wasserstoff und Sauerstoff in einer chemischen Reaktion, die Strom, Wärme und Wasser erzeugt - ohne Verbrennung, ohne Partikel und ohne Kohlenstoffemissionen.

Für das Experiment verwendete Microsoft "blauen" Wasserstoff. Dieser resultiert aus der Dampfreduzierung von Erdgas. Die ökologischen Auswirkungen dieses Wasserstoffs sind daher umstritten. Das Unternehmen betont jedoch, dass es für die produktiven Rechenzentren nur "grüner" Wasserstoff verwenden wird. Dieser wird mittels Elektrolyseuren durch Wasserspaltung gewonnen.

Leistungssteigerung

Microsoft begann nach eigenen Angaben 2018 mit der Arbeit an dieser Dieselalternative. Brennstoffzellen eignen sich dafür, da sie wie Dieselmotoren "schnell ein- und ausgeschaltet werden können und mit der Last auf- und absteigen können".

Die Technologie wurde zunächst in Servern, dann in Racks und schliesslich in Serverreihen getestet. Um die Kapazität noch weiter zu steigern, partnerte Microsoft mit Plug, einem US-Unternehmen, das sich auf Brennstoffzellen und grünen Wasserstoff spezialisiert hat.

(Source: John Brecher)

Das System ist in zwei rund 12 Meter grossen Containern untergebracht und befindet sich neben dem Forschungszentrum von Plug. In jedem Container sind jeweils 18 PEM-Brennstoffzellen mit einer Leistung von 125 Kilowatt untergebracht. "Da das System grösser ist als alles, was bisher gebaut wurde, gilt dies auch für alle Komponenten, von Kompressoren und Wärmetauschern bis hin zu netzweiten Wechselrichtern und Wasserstoffversorgungsleitungen", erklärt das Unternehmen.

Das System besteht aus 2 rund 12 Meter langen Containern, die jeweils 18 PEM-Brennstoffzellen enthalten. (Source: John Brecher)

Nachdem die 3 Megawatt erreicht waren, testete Microsoft die Fähigkeit des Systems, wie ein Dieselmotor zu funktionieren. Dass heisst, das System musste dieselben Tests durchlaufen, mit denen Microsoft prüft, ob Dieselgeneratoren zuverlässig funktionieren. Dabei werden unter anderem Stromausfälle simuliert, bei denen das System stundenlang laufen muss.

Noch ist nicht klar, wann das erste RZ mit Brennstoffzellen ausgerüstet wird

Was sind die nächsten Schritte? Microsoft plant nun, ein Brennstoffzellensystem in einem Forschungs-RZ zu installieren. Dort sollen Microsofts Ingenieure lernen, mit dieser neuen Technologie zu arbeiten und sie einzusetzen. Dazu zählt auch, Sicherheitsprotokolle für Wasserstoff zu entwickeln.

"Es ist nicht bekannt, wann der erste Einsatz in einem realen Rechenzentrum stattfinden wird, aber wahrscheinlich in einem neuen Rechenzentrum an einem Ort, an dem die Luftqualitätsvorschriften Dieselgeneratoren verbieten", sagt Sean James, Director of Datacenter Research bei Microsoft.

Microsoft ist nicht das einzige Unternehmen, das RZ grüner machen will. In einem nordfriesischen RZ wachsen beispielsweise Algen. Sie sollen helfen, Treibhausgase abzubauen, wie Sie hier nachlesen können.

Wenn Sie wissen wollen, wie der Schweizer Markt für Rechenzentren aussieht, finden Sie hier die grosse Marktübersicht. Da hat sich in den vergangenen beiden Jahren einiges getan.