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Por Joe Sheehan, Diretor Técnico, eu3 Grupo de soluções
Com o hidrogénio verde amplamente apontado como a opção mais desejável para alcançar os objectivos das alterações climáticas, o debate está a aquecer no sector dos centros de dados, onde os defensores do hidrogénio acreditam que este poderia muito bem ser uma fonte de energia primária ideal para colocar o sector no caminho da rede. zero.
Mas se o hidrogénio for a resposta, há questões importantes a abordar, entre as quais as mudanças necessárias nas infraestruturas de energia e gás dos serviços públicos. Além disso, precisamos urgentemente de recolher dados sobre os benefícios da redução de gases com efeito de estufa (GEE) que podem advir dos centros de dados que utilizam hidrogénio.
Para um centro de dados, o verdadeiro valor de redução de GEE do hidrogénio reside na descarbonização do fornecimento de electricidade – trocando a rede de serviços públicos por energia primária e utilizando hidrogénio verde para abastecer motores ou células de combustível para uso contínuo. Isto iria aproveitar o consumo eléctrico do centro de dados e substituí-lo por uma fonte genuína de energia renovável, uma vez que o hidrogénio não provoca emissões de carbono durante a sua utilização e o hidrogénio verde é gerado utilizando apenas energia proveniente de fontes renováveis.
Mas alcançar tal objectivo traz os seus próprios desafios. Embora muitos países tenham desenvolvido uma estratégia para o hidrogénio, a própria economia do hidrogénio – sob a forma de produção, transporte e armazenamento – ainda não chegou. Praticamente nenhum local ainda fornece infraestrutura ou hidrogénio canalizado. Certamente ainda não é possível trazer recipientes contendo hidrogénio comprimido em volume e velocidade suficientes para garantir o funcionamento pleno e contínuo de um centro de dados moderno.
Uma solução óbvia para este desafio poderia ser que os centros de dados e outros utilizadores intensivos de energia se tornassem simultaneamente produtores de hidrogénio e instalações de armazenamento. No entanto, não existe actualmente uma fonte local viável de energia limpa que produza hidrogénio verde através da electrólise da água.
De onde poderia vir esse fornecimento de energia? Uma resposta possível é que os centros de dados utilizem uma rede de energia renovável e utilizem o excedente de energia dessa rede para a produção de hidrogénio verde. Quando o vento sopra ou o sol brilha e/ou a procura é baixa, obter eletricidade de recursos energéticos renováveis (RER) significa que as emissões de carbono associadas a cada quilowatt-hora de fornecimento de energia são baixas. E nas circunstâncias opostas – quando o vento não sopra, o sol não brilha e a procura eléctrica é elevada – os centros de dados poderiam funcionar utilizando as suas próprias reservas de hidrogénio verde armazenado localmente, em vez de a rede de serviços públicos aumentar a capacidade utilizando combustíveis fósseis. usinas de energia para atender à demanda. A utilização de hidrogénio armazenado no local para reduzir os picos em momentos de elevada procura e baixa oferta renovável reduz a procura na rede. Esta é uma forma de compensação de carbono, uma vez que retirar menos energia da rede reduz a utilização de combustíveis fósseis, alcançando um ganho líquido na redução de emissões.
Mas será que a eficiência de ida e volta, utilizando esta estratégia, é suficientemente boa para alcançar uma vantagem significativa?
Modelando os benefícios do carbono
A grande questão é se a produção local de hidrogénio é económica e espacialmente viável e oferece benefícios acessíveis em termos de redução de gases com efeito de estufa.
Usando dados de intensidade de carbono que estão publicamente disponíveis em redes de rede no Reino Unido e na Irlanda, i3 construiu um modelo matemático do processo e mediu quais benefícios de redução de GEE ele poderia trazer. Foi levado em consideração o armazenamento e a tecnologia que seriam necessários, com o modelo utilizando um data center nominal de 10 MW em diferentes locais.
O modelo mostrou que os retornos são bastante modestos em termos de reduções de emissões de carbono em locais como a Escócia, onde existem muitas energias renováveis em oferta. É possível reduzir em cerca de 10% a energia ou as emissões de carbono de um data center – aproximadamente 500 toneladas de carbono por ano.
Curiosamente, a redução percentual no sudeste do Reino Unido foi menor, mas resultou ser a mesma redução de carbono em termos absolutos porque há maior intensidade de carbono na rede na região. Por outras palavras, os custos do carbono são mais elevados, pelo que uma redução percentual menor é uma poupança equivalente.
Estes retornos modestos precisam de ser ponderados em relação ao custo da aplicação da tecnologia do hidrogénio aos centros de dados em escala suficiente.
O eu3 O modelo fornece informações úteis sobre a necessidade de coordenação com instalações no nível da rede. Também ajudou a compreender como o armazenamento de energia das baterias e, no futuro, o hidrogénio, poderia ser utilizado em conjunto com a rede para uma série de tecnologias, incluindo várias formas de armazenamento de energia e redução da procura de electricidade em centros de dados.
A ferramenta desenvolvida pode ser aplicada a projetos de data centers para diversos tipos de sistemas de armazenamento de energia e revelar quais benefícios potenciais eles trazem em termos de redução de carbono.
A quantidade de atividade no mercado do hidrogénio, desde a produção ao transporte e ao armazenamento, está a acelerar. O maior custo é a produção de hidrogénio verde, para a qual é necessária energia renovável em excesso. No entanto, prevê-se que estes custos diminuam. Alguns apontam para condições em que, devido ao facto de as redes integrarem quantidades crescentes de energia gerada através de fontes de energia renováveis, isso conduzirá a um excesso de capacidade em momentos de baixa procura dos utilizadores, disponibilizando mais energia limpa para eletrólise.
Além disso, o enorme crescimento na escala de produção de eletrolisadores contribuirá para a velocidade com que a economia da produção de hidrogénio verde oscilará a favor do consumidor. À medida que o hidrogénio verde se tornar mais disponível, as economias de escala começarão a melhorar, tornando o hidrogénio uma fonte de combustível mais viável para a eletricidade para alimentar os centros de dados.
Valor de produção
Tal como muitos países, o Reino Unido está muito longe de ter uma rede nacional de transporte de gás hidrogénio (tubos) e, portanto, a produção local em centros de dados e outras indústrias com utilização intensiva de energia deve ser considerada.
Projetar e desenvolver data centers tendo o hidrogênio em mente precisa acontecer. Podemos preparar centros de dados para o futuro para o crescimento da produção e fornecimento de hidrogénio, por exemplo, especificando a utilização de motores alternativos ou células de combustível que podem funcionar com hidrogénio, bem como outros combustíveis, em projetos de centros de dados.
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