Нетрадиционный подход к хранению энергии
По мере того, как все большая часть нашего мира становится оцифрованной, ощутимые последствия и внешние факторы нашей повседневной жизни становятся все более абстрактными. Но в конце концов, как бы легко об этом ни было забыть, интернет состоит не из единиц и нулей, пролетающих сквозь атмосферу, а из кабелей, проложенных по дну океана. Облако — это, как можно предположить из названия, не бесплотная и неприкасаемая плавающая не-сущность, а все более огромные кластеры серверов в центрах обработки данных по всему миру. И вся эта аналоговая инфраструктура оказывает ощутимое — а в некоторых случаях и серьезное — воздействие на окружающую среду.
Центры обработки данных являются одними из худших виновников, потребляя в 10-50 раз больше энергии на единицу площади, чем стандартное коммерческое офисное здание. По данным Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии США, на центры обработки данных в совокупности приходится около 2% энергопотребления всех Соединенных Штатов. «По мере роста использования информационных технологий в нашей стране ожидается рост энергопотребления центров обработки данных и серверов», — сообщает правительственное агентство.
В последние годы данные становятся объектом все более пристального внимания, поскольку энергетический след этого сектора растет, рискуя подорвать усилия по снижению выбросов парниковых газов на фоне все более отчаянных призывов к смягчению последствий изменения климата. Но некоторые ученые надеются, что сектор данных станет не соломинкой, сломавшей спину верблюда, а скорее спасительной соломинкой для климата.
Одной из новых идей в бурно и быстро развивающейся отрасли хранения энергии является концепция «информационных батарей». Идея относительно проста: информационные батареи будут «выполнять определенные вычисления заранее, когда энергия дешевая — например, когда светит солнце или дует ветер — и сохранять результаты на потом», согласно объяснению Ars Technica. Прелесть этой концепции в том, что она не требует никакой дополнительной инфраструктуры или специализированного оборудования, и позволяет центрам обработки данных заменить до 30% текущего энергопотребления избыточной возобновляемой энергией, которая в противном случае была бы потрачена впустую.
«Информационные батареи предназначены для работы с существующими центрами обработки данных», — написали исследователи Дженнифер Свитцер и Барат Рагхаван в недавней научной статье, описывающей концепцию. «Некоторая очень ограниченная вычислительная мощность резервируется для менеджера IB [информационной батареи], который управляет планированием вычислительных задач в реальном времени и предварительных вычислений. Для предварительных вычислений выделяется кластер машин или виртуальных машин». Кэш IB, в котором хранятся результаты этих предварительных вычислений, хранится локально для быстрого поиска. Никакой дополнительной инфраструктуры не требуется».
Информационные батареи — это лишь одна из множества зарождающихся идей для потенциальных решений по хранению энергии. Возобновляемые ресурсы, такие как солнце и ветер, являются переменными — это означает, что их производство растет и падает в зависимости от погодных условий и времени суток, в отличие от ископаемого топлива, которое может стабильно и контролируемо поставлять энергию в сеть в соответствии со спросом. Это означает, что при 100%-ном использовании возобновляемых источников энергии иногда предложение значительно превышает спрос, а в другое время спрос резко возрастает, когда ветер не дует, а солнце село. Поэтому хранение энергии является жизненно важным для того, чтобы сделать переход к «зеленой» энергетике жизнеспособным и надежным.
Проблема в том, что до сих пор сектор хранения энергии в основном зависел от литий-ионных батарей, которые могут хранить энергию только в течение ограниченного количества часов и для производства которых требуются невозобновляемые редкоземельные металлы. В настоящее время идет гонка за создание наиболее надежного, эффективного и экономичного решения для долгосрочного хранения энергии, и предлагаемые инновационные решения варьируются от концептуальных схем использования зеленого водорода до таких простых идей, как использование шкивов и гравитации. «Информационные батареи» — одна из самых нетрадиционных идей в этой области, но она может иметь огромный потенциал для привлечения инвесторов из Кремниевой долины и технологов-ангелов.