Крупные технологические компании в США все чаще обращаются к разработчикам и поставщикам топливных элементов, чтобы обеспечить электроэнергией дата-центры и объекты вычислений ИИ, привлекаемые более чистым профилем этой технологии и более быстрыми сроками развертывания по сравнению с традиционными газовыми электростанциями.

Топливные элементы вырабатывают электроэнергию путем прямого преобразования химической энергии в электрическую без сжигания топлива. Эта технология совместима с рядом видов топлива, включая водород, природный газ и биогаз. Поскольку стремительный рост спроса на электроэнергию на фоне бума ИИ усиливает нагрузку на электросети, топливные элементы предлагают путь к распределенной генерации, способной обслуживать удаленные локации, — минуя длительные сроки согласования и строительства, характерные для газовых электростанций. Проблема особенно остра, поскольку обучение моделей ИИ и задачи инференса требуют намного больше электроэнергии, чем традиционные облачные вычисления, а очереди на подключение к сетям на многих рынках США сейчас регулярно растягиваются на несколько лет.

Сниженный экологический след технологии топливных элементов — более низкие выбросы и меньшее потребление воды — соответствует обязательствам Big Tech по снижению углеродоемкости при расширении вычислительных мощностей. Компании, включая Google, Microsoft, Amazon и Meta, уже объявили публичные цели по безуглеродной или углеродно-нейтральной деятельности, что повышает актуальность поиска управляемых источников чистой энергии, способных работать круглосуточно.

Goldman Sachs Research в отчете, опубликованном в конце прошлого года, заявила, что топливные элементы могут позволить компаниям сравнительно быстро создавать новые источники низкоуглеродной электроэнергии. Рост спроса на электроэнергию со стороны дата-центров может стать энергией «самым важным дополнительным направлением использования со времен промышленной революции», сказал Мишель Делла Винья, руководитель исследований природных ресурсов в EMEA в Goldman Sachs Research.

Инвестиционный банк оценивает, что в конечном итоге топливные элементы могут обеспечить 6–15% дополнительного спроса дата-центров на электроэнергию, что эквивалентно 25–50% общего предложения генерации за счет источников behind-the-meter. Это соответствует примерно 8–20 ГВт мощности топливных элементов, необходимых для обеспечения электроэнергией к 2030 году.

По данным Goldman Sachs, системы топливных элементов имеют несколько преимуществ по сравнению с газовыми турбинами для газосжигающей генерации. К ним относится более короткий срок вывода на рынок — модульные системы топливных элементов можно развернуть менее чем за год, тогда как сроки поставки турбин сейчас растянулись более чем на 5 лет. Топливные элементы на 10–30% эффективнее газовых турбин, работают с значительно меньшим уровнем шума и не производят выбросов NOx и CO. Они также обладают большей гибкостью по нагрузке, что делает их лучше приспособленными для поддержки стабильной базовой нагрузки дата-центров.

Несмотря на преимущества этой технологии, текущее развертывание ограничено небольшими производственными мощностями, отмечает Goldman Sachs, однако банк считает, что это вскоре может измениться благодаря ожидаемому расширению производства в США и Азии. Федеральные стимулы в рамках Inflation Reduction Act, включая налоговые льготы для производства чистой энергии и выпуска водорода, как ожидается, еще больше улучшат экономику внутренних цепочек поставок топливных элементов.

Некоторые крупные технологические компании уже начали внедрять системы топливных элементов в работу своих дата- и ИИ-центров. Технология конкурирует с другими решениями behind-the-meter, включая малые модульные ядерные реакторы и локальные возобновляемые источники энергии в сочетании с системами хранения на батареях, поскольку операторы стремятся диверсифицировать свои энергетические портфели.

Bloom Energy развертывает свою технологию топливных элементов в отдельных дата-центрах Oracle Cloud Infrastructure (OCI) в США. Bloom Energy также давно сотрудничает с Equinix, поставляя топливные элементы, которые дополняют сетевое питание в 19 дата-центрах Equinix IBX в шести штатах.

«По мере роста спроса на электроэнергию мы ожидаем, что инновации в технологиях альтернативной энергетики все чаще будут играть ключевую роль в обеспечении доступности электроэнергии в будущем», — сказал в прошлом году Дэвид Ринард, вице-президент по энергетическим операциям Equinix.

Equinix, которая использует технологию топливных элементов Bloom Energy уже десять лет, сообщает, что эти системы позволили компании избежать 285,000 тонн выбросов CO2e и 382 billion gallons встроенного водопотребления. Этот гигант цифровой инфраструктуры также заключил соглашения с поставщиками ядерной энергетики нового поколения Oklo, Radiant, ULC-Energy и Stellaria, стремясь расширить поставки альтернативной энергии для своих дата-центров.

«Благодаря инновациям и инвестициям в широкий спектр технологий генерации электроэнергии дата-центры могут перейти от статуса потребителей энергии к статусу сетевых активов», — сказал в прошлом году Кристофер Уэллайс, вице-президент по устойчивому развитию Equinix.

Еще один разработчик, FuelCell Energy, объявил в этом году о стратегическом соглашении с Fit Energy на поставку до 380 мегаватт (MW) локальной мощности для дата-центров с использованием своей технологии топливных элементов промышленного масштаба.

«По сути, мы сосредоточены на расширении сети до уровня дата-центра, что позволяет клиентам ускорить выход на мощность, снизить зависимость от ограниченной сетевой инфраструктуры передачи, убрать сложности, связанные с разрешениями, и поддержать растущие энергетические потребности вычислительных сред на базе ИИ с помощью проверенной, масштабируемой технологии», — сказал в июньском отчете о результатах президент и CEO FuelCell Energy Джейсон Фью.

Текст: Tsvetana Paraskova для Oilprice.com