電力網上の再生可能エネルギーの成長をサポートする Microsoft データセンター バッテリー

現在、アイルランドでは 400 近くの風力発電所が合計で島の電力の 35% 以上を発電しています。 これらの炭素を含まない電子は送電線を通って農場、企業、家庭に送られ、電力会社が発電のために化石燃料を燃やすことによる二酸化炭素やその他の温室効果ガスの排出を回避するのに役立ちます。

世界中のどこでも同様に、アイルランドでも風の強さは一日を通して、また季節を通じて変動し、それが発電量の変動を引き起こします。 再生可能エネルギーの供給が増加するにつれて、電力網運営者にとって大きな問題が生じています。 それは、ユーザーが引き出しているエネルギーと同じ量だけを投入する必要があるからです。 それ以上でもそれ以下でもありません。

ダブリンにあるマイクロソフトのデータセンターに大量のリチウムイオン電池が設置され、今年後半にはこの問題の解決策の一部となる予定です。

これらのバッテリーは、通常、緊急時にデータセンターにバックアップ電力を供給しますが、需要が風力によって送電網上の他の場所で生成される供給を超えた場合に送電網事業者が中断のないサービスを提供できるように、送電網への接続が認定、テスト、承認されています。 、太陽光およびその他のソース。

このグリッド サービスの提供は、「データセンターの価値を最大限に引き出す方法です」とマイクロソフトのエネルギー担当シニア プログラム マネージャー、ヌール ベルンハルト氏は述べています。

世界中の送電網事業者は通常、送電網サービスを提供するために迅速に対応できる、いわゆる回転予備力、または余剰容量を維持するために、石炭および天然ガス火力発電所の稼働に依存しています。

データセンターのバッテリーを使用してこれらのサービスを提供できるため、発電所で回転予備を維持する必要性が減り、電力部門の炭素排出量が削減されるとベルンハルト氏は説明した。

バッテリーは、データセンターの無停電電源装置 (UPS) と呼ばれるものの一部です。 Microsoft のダブリン データセンターの UPS には、電力網とのリアルタイム通信を可能にする新しいテクノロジーが組み込まれています。

マイクロソフトが委託したエネルギー顧問会社バリンガによると、アイルランドと北アイルランドの化石燃料発電所が現在提供しているグリッドサービスがグリッドインタラクティブUPSシステムに置き換われば、2025年には約200万トンの二酸化炭素排出を回避できる可能性があるという。テクノロジーの潜在的な影響を分析します。

バリンガのエネルギー業務パートナーで分析の実施に協力したマーク・ターナー氏は、「これは間違いなく国家レベルで排出量のダイヤルを動かしつつある」と語った。

200万トンの二酸化炭素排出量は、2025年に電力部門からアイルランド島全体で予想される総排出量の約5分の1に相当すると同氏は説明した。

さらに、グリッドサービスにグリッドインタラクティブ UPS 技術を利用することで、アイルランド全土の最終消費者は、石炭火力発電所や天然ガス火力発電所の予備予備力を維持するために必要な燃料費やその他のコストを数千万ドル節約できるでしょう。

「3番目の勝利は、再生可能エネルギーを断らなければならない量を減らすことだ」とターナー氏は語った。 「それは、このサービスを提供するためにガス火力発電所をオンにする場合、他の何かをオフにする必要があるからです。多くの場合、それは再生可能エネルギーです。これを UPS で提供すれば、もうその必要はありません。」

Enel X UK & Ireland の運用責任者である John Byrne (右) と Enel X UK & Ireland のフィールド オペレーション エンジニアである Michal Frąckowiak は、ダブリンの Microsoft データセンター内でのグリッド インタラクティブ UPS のシステム テスト中にコンピュータ画面上のデータを検査します、アイルランド。 写真提供：ナオイーズ・カルヘイン

データセンターを運営する人々は、信頼性の「ファイブナイン」についてよく話します。これは、データセンターが 99.999% の時間オンラインであるという顧客への約束の略語です。 そのために、データセンターのオペレータは、停電が発生した瞬間に起動し、バックアップ発電機が作動している間サーバーに電力を供給する UPS のバッテリーに部分的に依存しています。

UPS システムの主な目的は、サーバーに電力調整を提供することです。 UPS システムは常にオンになっており、サーバーを保護します。 2017 年、Microsoft はこれらの資産を活用する可能性を検討し始めました。

「コンセプトは、継続的な保護を提供する UPS を使用し、UPS のコントローラーを変更して、グリッドにサービスを提供するというものでした」と、マイクロソフトのデータセンター先進開発グループで働く上級設計研究員のイーサン ナスル氏は述べています。

マイクロソフトのデータセンター先進開発グループの著名なエンジニア兼副社長であるクリスチャン・ベラディ氏は、送電網上の可変再生可能エネルギーの供給が増加するにつれて、送電網の周波数はより不安定になっていると指摘した。

このボラティリティの上昇により、需要と供給のバランスを維持するのに役立つ電池などの資産の価値が高まると同氏は説明した。

「このバッテリー資産はデータセンターにあり、ただそこに置かれているだけです」と Belady 氏は言います。 「それを送電網に提供し、二重目的の資産として管理する動的な方法を考え出して、より効率性と資産の利用率を高めてみてはいかがでしょうか? それが、この双方にとって有利な状況を推進した理由です。」

この目的を達成するために、彼のチームはインテリジェント電力管理会社イートンと提携して、グリッドインタラクティブ UPS を開発およびテストしました。 彼らは 2020 年にシカゴにある Microsoft データセンターで概念実証実験を実施し、ワシントン州クインシーにある Microsoft データセンターでテクノロジーの改良を続けてきました。

「私たちは、UPS の正確な機能を提供できると同時に、データセンターと電力会社の間の安全な通信により、補助的なサービスをグリッドに提供できるようにしています」と Nasr 氏は述べています。

Microsoft のデータセンター先進開発グループの著名なエンジニアであり副社長である Christian Belady 氏は、Microsoft データセンターの二相浸漬冷却タンクの隣に立っています。 Microsoft の Gene Twedt による写真。

グリッド インタラクティブ UPS テクノロジがグリッド サービスの実行可能なプロバイダーとして実証されたため、次のステップは導入のビジネス ケースを持つ市場を見つけることでした、とマイクロソフトのプリンシパル プログラム マネージャーでこのプロジェクトに取り組み、現在も活動している Mycah Gambrell-Ermak 氏は述べています。現在はサプライチェーン戦略チームに所属しています。

マイクロソフトは、アイルランドですでに可変再生可能エネルギーが電力の 35% 以上を占めており、その数字は 2030 年までに 80% に増加すると予想されているアイルランドにチャンスを見出しました。このレベルの可変電力生産には、通常、化石燃料によって提供される系統安定化サービスが必要です。発電所。

「地方自治体や公益事業が化石燃料ベースの解決策から脱却しようとしている地域で、再生可能埋蔵量が減少した場合、企業として私たちにできることは、多大な負担を引き受けることであり、私たちの負担を軽減することができます。バッテリーは自分で使用する必要があります」とガンブレル・エルマック氏は語った。

アイルランドの送電システム事業者である EirGrid は、炭素を排出しないソリューションを優先するグリッド サービスの市場を運営しています。 Microsoft は、産業用および商業用のエネルギー消費者を仮想発電所に集約するエネルギー サービスおよびソリューション プロバイダーである Enel X を通じてこの市場に参加しています。

「電力会社は、アグリゲーターを通じて、負荷を補うためにバッテリーを放電するように指示する信号を私たちに与えることができます。そうすれば、送電網の負担が軽減されます」とガンブレル・エルマック氏は説明した。

Enel X UK & Ireland の運用責任者である John Byrne 氏は、アイルランドのダブリンにある Microsoft データセンター内でグリッド インタラクティブ UPS のシステム テストを実行します。 写真提供：ナオイーズ・カルヘイン

Enel Xの規制問題担当シニアディレクターであるPaul Troughton氏によると、EirGridのグリッドサービス市場は、データセンターやその他の産業施設のグリッドインタラクティブUPSシステムなどのテクノロジーが世界中の電力網の脱炭素化にどのように役立つかを示す青写真だという。

「私はアイルランドについて、他のシステムの送電網がどのようになるかという将来のビジョンとしてよく考えています」と彼は語った。

他の国々も再生可能エネルギーへの依存度を高めるにつれて、同様の状況に遭遇することになるでしょう。

「再生可能エネルギーを追加すると、従来のプラントは廃止され、従来提供していたサービスの提供をプラントに要求できなくなります」とトラウトン氏は述べた。 「頻度をうまく管理するには何かをする必要があります。」

マイクロソフトは、グリッドの脱炭素化に向けた進展をさらに加速するために、世界中のデータセンターでグリッドインタラクティブ UPS テクノロジーを使用したグリッド安定化サービスを提供する機会を模索しているとベルンハルト氏は述べました。

グリッドインタラクティブUPSの取り組みは、2030年までにカーボンネガティブを達成するという同社の取り組みの一環であり、これには、効率と設計を向上させるための運用の変更に加えて、サーバー用の液浸冷却、バックアップ発電用の水素燃料電池を用いたデータセンターでの実験も含まれる。高密度コールドプレートソリューションなど。

「長期的なビジョンは、データセンター資産を当社の事業以外で社会的利益を提供できるものに変えることです」とベルンハルト氏は語った。

同氏は、EirGridのグリッドサービス市場は、Microsoftのような企業にとって、再生可能エネルギーの成長に伴うグリッドの信頼性の懸念に対処するソリューションを展開する機会を提供すると説明した。

「当社は顧客に対する信頼性に関する要件を引き続き維持できますが、同時に当社のインフラストラクチャを活用して送電網に信頼性を提供し、CO2 排出量を削減し、すべてのエネルギー消費者のコストを削減します。」

John Roach は Microsoft の研究とイノベーションについて書いています。 Twitter で彼をフォローしてください。

トップ画像: トップ画像: アイルランドでは 400 近くの風力発電所が島の電力の 35% 以上を生成しています。 Microsoft のグリッド インタラクティブ UPS システムは、需要が風力やその他の電源からの利用可能な供給を上回る場合に、電力網のバランスを保つのに役立ちます。 写真提供: Paul Briden、Adobe Stock。