氢燃料电池技术助力微软2030负碳排放愿景

立志于负碳排放的微软一直在探索燃料电池技术为数据中心供能，大规模应用氢能只是时间问题，其新气候计划将直接加速这一过程。

2020年1月，微软宣布新气候计划——到2030年，微软将实现负碳排放，到2050年，微软将从环境中消除公司自1975年成立以来直接排放的碳或通过电力消耗排放的碳。同时，微软设立了一个10亿美元的气候创新基金，以加速全球碳减排、捕集和清除技术的发展，并为可再生能源项目提供资金支持。从2021年开始，微软还将把减少碳排放作为供应链采购的明确要求。这将直接引领大型科技集团，并影响到能源企业。

微软拿什么实现这一雄心勃勃的目标?

数据中心是新经济中最大的电力消耗者，且增速迅猛。2020年，美国数据中心预计将消耗1,400亿千瓦时的电能，相当于约50家发电厂的年发电量，等量排放近1亿吨碳。

根据麻省理工科技评论的测算，训练一个AI模型所产生的碳足迹相当于284吨二氧化碳当量，是普通汽车使用寿命内排放量的五倍。到2025年，人工智能数据中心将消耗全球10%以上的电力。根据Hydrogen Council的研究，到2030年，氢可以为数据中心提供约1 TWh的备用能量(占备用电源市场份额的20%)，并成为数据中心的主要能源。

智能设备的爆炸式增长产生了大量需要存储和处理的数据。如今，大约有200亿个已连接的设备，并且这个数字预计在未来十年内将增加到5,000亿到1万亿个设备。一个人每天可以产生大约1GB数据，而自动驾驶汽车每天可以产生4,000GB数据。实际上，2018年是机器生成的数据多于人的第一年，这种趋势将呈指数级增长。

氢能是非常可靠的能源选择，搭配可再生能源则实现了全链条绿色环保。高可靠性，低排放率，低噪声水平以及显著减少的占地面积使燃料电池成为数据中心内微电网的理想选择。这些技术优势加上无限的可扩展性，降低的维护成本，可以解决当今数据中心对大量能源存储的需求。除通过燃料电池为数据中心供电外，储存的液态氢在用作燃料之前，可以用来冷却服务器。氢燃料电池或燃氢轮机发出的热量也可用于通过吸收式冷却器进行冷却。

微软的愿景是将燃料电池作为主要动力，而不是简单的备用电源。微软已经开始使用燃料电池来替代对大型、昂贵的备用柴油发电机的需求，将燃料电池直接集成到西雅图数据中心电源体系结构中。这种分布式电源架构可将其数据中心的能效提高一倍，同时还能降低成本并提高可靠性。2017年，康明斯和微软宣布成立高级能源实验室，评估SOFC作为未来数据中心的电源是否具有提高效率、减少排放和削减成本的潜力。

微软对氢燃料电池的应用不止于此。2020年1月，微软与韩国斗山签订了“氢燃料电池无人机解决方案开发”的协议。根据协议，双方使用微软的云平台Azure、AI及IoT开发并共同销售无人机软件和监控解决方案。计划将在可飞行2小时以上的DMI氢燃料电池无人机上结合微软的最新技术来收集、分析并应用庞大的数据，提高协同效应。

微软作为19家参与方之一，与美国燃料电池和氢能协会联合组织并编写了《美国氢经济路线图》，该路线图全文已于2020年3月全文发布。报告中提到，美国拥有近1,800个数据中心，占全球超大规模数据中心的40%，备用电力需求近4,000万千瓦。到2030年，45%的数据中心将使用氢燃料电池作为备用电源，像亚马逊、苹果、脸书、谷歌和微软这样的行业领导者则将创造每年1,500兆瓦的固定电力需求。

我们正在进入脱碳第二波浪潮——企业将在推动脱碳技术和新基础设施的发展方面发挥更加积极的作用，微软等大型科技企业有望拔得头筹。