新加坡的数据中心正在转向氢能——新的可持续发展标准已经到位,可以确保服务器群的增长与新加坡到2050年实现净零碳排放的承诺相一致。

传统的数据中心需要大量的电力来运行服务器和其他硬件,以存储、处理和转运大量的组织数据,如网络安全、云计算和电子商务。这些计算设备会产生大量的热量,使得耗能和耗水的冷却系统成为必要。

吉宝数据中心(Keppel Data Centres)告诉《海峡时报》,它正在寻求与合作伙伴一起建造一个漂浮的数据中心园区,面积将超过30公顷,并可能从2026年开始分阶段准备。

这个数据中心正在考虑使用液化和管道输送气态氢气,氢气可以从东南亚的国家进口。从长远来看,该公司将寻求用绿氢为该设施供电。

该公司说,其数据中心的可持续做法与大科技客户对确保净零排放,或成为碳负排放的关切是一致的。通过碳抵消项目,负碳排放公司产生的温室气体比他们从环境中清除的要少。

氢气被认为是一种更清洁的燃料,因为它在燃烧时不会产生温暖地球的二氧化碳。然而,只有当氢气是以通过太阳能等可再生能源等零排放的方式生产出来的,才被认为是绿氢。

新加坡政府在2019年暂停在国有土地上新建数据中心。2022年7月暂停令取消后,新的标准开始生效,包括更绿色的运营,如使用更可持续的能源,更有效的冷却方法,以及更高的能源效率。

这些要求是在新数据中心的试点下启动的,预计总分配容量约为60兆瓦(MW)。政府将在2023年6月前宣布成功的申请人。

吉宝公司拒绝透露其离岸数据中心是否在该试点计划之下。

到2021年,新加坡有超过70个运营中的数据中心,占该国电力消耗的7%左右。

由投资公司Seraya Partners拥有的Empyrion 数据中心已经提交了一份提案,准备建造一个由低碳氢气驱动的数据中心。Seraya Partners表示,它打算让氢气供应给新加坡的一个发电设施,以产生电力,并将其电力输入国家电网,其数据中心将通过接入国家电网来使用这些电力。

总部位于美国的数字基础设施公司Equinix在2022年9月宣布,它正在与新加坡国立大学合作,测试氢燃料电池作为新加坡数据中心的动力源。氢燃料电池通过氢气和氧气的化学反应产生电力。它们可以用来为电动汽车提供动力——一罐5.6公斤的氢气可以转化为100千瓦的电力,足以让汽车行驶约700公里。

根据数据中心的规模,需要建设一个氢燃料电池网络,或更大的氢燃料电池组,规模大约是汽车燃料电池的100到1000倍,以提供10MW到100MW的发电能力。

咨询公司Jacobs的亚太环境区域解决方案总监Deborah Seibold Egeland女士说,她的公司最近帮助两家全球技术公司评估了使用氢燃料电池为其数据中心供电或作为备用电源系统使用的可行性。

她说,由于低碳氢气对新加坡能源需求的贡献率高达50%,政府加强采用氢能的一个关键方法是通过探路者项目使用几乎已具备商业条件的”先进氢气技术“。

她说:”我认为,氢动力数据中心将是探路者项目的一个伟大选择,如果更多的技术公司投资于产生和运输低碳氢气的基础设施,它将使绿氢项目更快地进入市场。“

红点分析公司的首席科学家温永刚教授说,该公司的一些合作者正在探索氢能驱动的数据中心,但以保密为由拒绝提供细节。该公司是南洋理工大学的衍生公司,专注于使用人工智能来改善基础设施的可持续性,包括帮助数据中心变得更加节能。

温教授说,氢气可以减少新加坡数据中心的碳足迹,但考虑因素包括生产、储存和运输氢气的基础设施的可用性,以及与其他能源相比使用氢气的成本效益。

新加坡氢气和燃料电池协会的一位发言人说,绿氢可以通过联合循环燃气轮机(CCGT)生产清洁电力用于数据中心,该电力通过国家电网或氢燃料电池系统进行分配。

然而,由于氧气和氢气之间的反应需要贵金属作为催化剂,燃料电池的成本很高。但这些电池在商业上是现成的,而且容易扩展。此外,从燃料电池中产生的水和热量可以被回收用于其他目的,如运行吸附式冷却器以达到冷却目的。

该发言人补充说:”需要进行更多的研究和开发,以探索更低成本的材料和提高CCGT和氢燃料电池系统效率的方法。“他说,最好的情况是绿氢以气态形式随时保持可用性,并通过管道运输到新加坡,以便立即使用。

新加坡正计划研究从马来西亚和印度尼西亚等附近国家进口氢气的可能性。

美国同行

无独有偶,美国的ECL是一家位于加州山景城的初创公司,它也为数据中心提出了解决方案:以1兆瓦的模组建设数据中心,而模组消耗的电力由绿氢产生。ECL的创始人Bachar说ECL预计将在2023年第二季度末完成其第一个项目——一个包括24个模组的站点。

Bachar说,ECL的创新建立在数据中心供应商一直在做的工作之上,即在停电的情况下将燃料电池定位为电网的一个备份选项。只是它的方法是将燃料电池作为主要电源,而不是电网,并且它依赖于以氢气而不是柴油或天然气为燃料的系统。为了实现这一目标,ECL计划将其场地建在可以通过管道获得氢气或通过卡车运送氢气的地方,生产场地距离不超过4小时车程;其设计包括氢气储存罐,可以保障三天的备用供应。

发电过程中产生的水被用来冷却高密度的服务器机架,这意味着数据中心不需要依赖外部水资源来运行。这大大增加了数据中心选址的可能性。这并不是一个微不足道的成就:一个典型的数据中心模组(1MW)每年要使用800万到1000万加仑的水,以防止设备过热。

ECL说每个1兆瓦模块可以容纳大约4000台服务器,能够在1000平方英尺的空间内支持机器学习和人工智能应用。它的设计比现有的主机托管方案具有更好的电力使用效率(PUE)——可低至1.05,而同类最佳主机托管站点在8千瓦功率下的该指标的平均表现为1.2。

从物理空间的角度来看,一个容量为24兆瓦的数据中心将占用大约1.8英亩的土地。ECL的模块需要6到9个月的时间来规划和建造。而通常需要18至24个月的时间来规划一个典型的数据中心,这主要是由于电网互连和接入许可手续的延迟。

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