在決定一個數據中心的建設位置時，確保其與電網的可靠連接通常是企業必須考慮的頭等大事。但這也限制了再生能源豐富卻位置偏遠的數據中心的建設和運營。

去年，在懷俄明州Dry  Creek水回收設施和加州大學歐文分校的美國國家燃料電池研究中心進行了試驗后，微軟公司在燃料電池商業化方面邁出了迄今為止的最大一步。

微軟公司云基礎設施和運營總經理 Christian Belady(左)與微軟公司云計算基礎設施與運營高級研究項目經理 Sean  James(右)在西雅圖的先進能源實驗室

"我們在西雅圖的先進能源實驗室(The Advanced Energy Lab)中部署了 20 個機架。"微軟公司云計算基礎設施與運營高級研究項目經理  Sean  James說，"這個項目如此具有顛覆性的原因是，它如何從根本上簡化了服務器供電的過程，以及使數據中心的能效幾乎翻了一番，同時降低了成本，并提高了可靠性。"

在氫氣燃料的質子交換膜燃料電池(PEMFC)的情況下，氫分子在陽極分解成質子和電子，由催化劑激活。質子可直接穿過質子交換膜到達陰極，而電子只能通過外電路才能到達陰極。  當電子通過外電路流向陰極時就產生了直流電。

固體氧化物燃料電池具有更高的效率、更大的容量，適合連續發電，但運行在更高的溫度，將產生二氧化碳，并對負載變化不敏感。

固體氧化物燃料電池是替代電網的一種快速和可行的方案，仍然可以提供一些環境優勢。微軟公司估計可減少49%的二氧化碳排放量，減少91%的氮氧化物，減少68%的一氧化碳，減少93%的揮發性有機化合物。

Hydrogenics燃料電池系統在設計時考慮到了數據中心和電信設施的應用特點，而目前固體氧化物燃料電池(SOFC)系統尚不存在類似的產品，其主要針對住宅和商業建筑領域，旨在用于熱電聯產。

該方法提高能源效率的關鍵是減少輸電損耗。因為電能沿著導線傳輸時會損耗一部分，而在這些損耗存在于標準數據中心、發電廠、變電站、變壓器和交直流變換中。

微軟公司稱，由于在發電、輸電和配電過程的電力損耗，發電廠提供的電能只有不到35%是數據中心消耗的。當考慮到數據中心的現場冷卻、照明和能源儲存相關的能源消耗時，發電廠提供的電能只有17.5%用于服務器運行。

能源效率并不是使用天然氣燃料電池供電的數據中心具有吸引力的唯一因素。可靠性也可能是一個主要的吸引力，因為天然氣的電網基礎設施通常埋在地下，并且不受惡劣天氣的影響。美國天然氣供電的電網可靠性超過99.999%，而市電電網的可靠性僅為99.9%或更低。

然而，挑戰依然存在，這種技術仍處于研究階段。當然，雖然數據中心運營商不再需要擔心與電網的可靠連接，但如果采用固體氧化物燃料電池(SOFC)方法，則需要靠近天然氣供應地點來解除這些擔憂。

但是，對于燃料電池來說，如果有一段時間燃料電池輸送的電壓或容量不足，將會導致服務器關閉或損壞，這可能導致數據中心無法使用。微軟在研究報告中表示，可以有效處理燃料電池供電數據中心的電源浪涌。

然而，對于應對最壞情況的準備需要付出很高的經濟代價。為此，微軟公司提供了SizeCap解決方案，這個方案可以協調電池和超級電容器等儲能設備(ESD)的規模和功率上限，可以實現經濟高效，并解決數據中心的電力短缺問題。微軟公司希望在這兩種方法之間找到折衷的方案。

對于SizeCap和燃料電池整體方案的進一步研究是必要的，但電池的成本仍然非常高。然而，微軟公司希望該方法很快會被廣泛采用。如果出現這種情況，電網對數據中心的影響可能會成為過去。