Die Brennstoffzellentechnologie ist integraler Bestandteil der Antriebsstrategie von Daimler. Das Unternehmen hat bereits über mehrere Fahrzeuggenerationen hinweg Erfahrungen mit wasserstoffbetriebenen Elektrofahrzeugen gesammelt, Millionen von Testkilometern rund um den Globus absolviert und gerade erst mit Vorserienmodellen des Mercedes-Benz GLC F-CELL der Weltöffentlichkeit seinen nächsten Meilenstein präsentiert. Überzeugt vom Potenzial der Brennstoffzellentechnologie und Wasserstoff als Speichermedium im Kontext des Gesamtenergiesystems, verfolgt das Unternehmen einen ganzheitlichen Ansatz und erweitert seine Entwicklungsaktivitäten um Anwendungsbereiche außerhalb des Automobils. Gemeinsam mit den Branchenführern Hewlett Packard Enterprise (HPE) und Power Innovations (PI), einem Unternehmen von LiteOn, wird die Daimler AG mit ihrem Tochterunternehmen NuCellSys GmbH und mit Unterstützung von MBRDNA sowie dem Daimler Innovations Lab1886 Prototypensysteme für die (Not-) Stromversorgung von Rechenzentren und anderen stationären Anwendungen entwickeln und dazu automobile Brennstoffzellensysteme integrieren.
„Die Marktreife von automobilen Brennstoffzellensystemen ist heute unbestritten. Sie sind alltagstauglich und stellen eine vielversprechende Option für den Mobilitätssektor dar. Aber das Potenzial von Wasserstoff jenseits des Automobils – Stichwort Energie-, Industrie- und Heimlösungen – ist vielfältig und erfordert die Entwicklung neuer Strategien. Skaleneffekte und Modularisierung sind dabei wichtige Themen“, sagt Prof. Dr. Christian Mohrdieck, Leiter Brennstoffzelle bei der Daimler AG und Geschäftsführer der Daimler-Tochter NuCellSys.
Brennstoffzellen als ideale Wahl für Microgrids in Rechenzentren
Rechenzentren gehören zu den größten Energieverbrauchern in der New Economy und die Wachstumsrate des Verbrauchs ist zudem beträchtlich. Einer Studie des Natural Resources Defense Council (NRDC) zufolge, steigt der Strombedarf von Rechenzentren in den USA bis 2020 geschätzt auf 140 Milliarden Kilowattstunden Strom im Jahr, was der Jahresproduktion von circa 50 Kraftwerken und einem jährlichen CO2-Ausstoß von circa 100 Millionen Tonnen entspricht. Der steigende Energiebedarf muss durch eine nachhaltige, umweltfreundliche Energieversorgung ausgeglichen werden. Brennstoffzellen sind in diesem Bereich eine vielversprechende Technologie. Keine andere Energietechnik bietet eine so hohe Zuverlässigkeit, modulare Skalierbarkeit und all die Vorteile erneuerbarer Energien ohne die Abhängigkeit vom konventionellen Energiemarkt. Bei einer konstanten Versorgung mit Wasserstoff produzieren Brennstoffzellensysteme kontinuierlich Strom. Wie bei Batteriesystemen, beruht die Technologie auf einer elektrochemischen Reaktion, jedoch bieten Brennstoffzellen und Wasserstoff den Vorteil eines skalierbaren Energieinhalts. Die hohe Zuverlässigkeit, die niedrigen Emissionsraten, der niedrige Geräuschpegel und der drastisch reduzierte Platzbedarf machen Brennstoffzellen zur idealen Wahl für Mikronetze in Rechenzentren. In Verbindung mit ihrer modularen Skalierbarkeit, geringem Wartungsaufwand und entsprechender Kosteneffizienz erfüllen Brennstoffzellen die hohen Energiespeicheranforderungen heutiger Rechenzentren.
„Der rasant zunehmende Energiebedarf setzt die traditionellen Stromversorgungslösungen unter Druck. Durch die Verwendung von Daimler Brennstoffzellensystemen als Dauer- und Notstromlösung sind wir in der Lage, neue, nachhaltige, kostengünstige und schnelle Methoden zur Energieversorgung von Rechenzentren für unsere Kunden zu erschließen”, so Bill Mannel, VP & GM von HPC und AI, Hewlett Packard Enterprise. HPE beteiligt sich an der Technologiekooperation mit dem Ziel Brennstoffzellensysteme mit ihren derzeitigen IT–Infrastrukturlösungen, wie HPE Apollo 6000 Gen10, HPE SGI 8600, zusammenzuführen.
Ganzheitlicher Ansatz für eine CO2-freie Energieversorgung
Um bei der Nutzung erneuerbarer Energien eine 24/7 Stromversorgung von Rechenzentren zu ermöglichen, überdenken Daimler, HPE und PI die Energieerzeugung und integrieren Wasserstoffspeicher- und Brennstoffzellensysteme zur direkten Energieversorgung von Computerserver-Racks in Rechenzentren. Das neuartige Konzept eines „wasserstoffbasierten“, CO2-freien Rechenzentrums besteht aus Brennstoffzellen, Elektrolyseur, Speicher, Photovoltaik- und Windkraftanlagen. Durch die Kombination der Systeme gleichen die Partner die Instabilität und Variabilität von erneuerbaren Energiequellen aus. Die Idee: Der Grundstrombedarf des Rechenzentrums wird von Solar- und Windkraftanlagen abgedeckt. In Situationen, in denen die erzeugte Solar- und Windenergie den Bedarf des Rechenzentrums übersteigt, kann die überschüssige Energie via Elektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff verwendet werden. Die Energie wird somit gespeichert anstatt die Energieerzeugung zu drosseln. Wenn der Strombedarf des Rechenzentrums die erzeugte Solar- und Windenergie übersteigt, oder sogar im Fall eines Stromausfalls, erzeugen die Brennstoffzellensysteme anhand des zuvor gespeicherten Wasserstoffs Strom. Der Clou: Die Nutzung der automobilen Brennstoffzellensysteme trägt dazu bei, die Energieerzeugung und -versorgung von Rechenzentren zu vereinfachen und die CO2-Bilanz deutlich zu verbessern. Die traditionelle Stromversorgung macht beim Bau eines neuen Rechenzentrums circa 30-40% der Kosten aus. Dieser neue Energieversorgungsansatz der Partner kann die Gesamtbetriebskosten künftig erheblich senken, indem er Dieselgeneratoren, zentrale unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (USV), Schaltanlagen und teure Kupferleitungen überflüssig macht.
Power Innovations ist auf flexible, moderne und hocheffiziente Energieerzeugungs- und Energieversorgungslösungen spezialisiert. Als Systemintegrator innerhalb der Partnerschaft nutzt PI seine Expertise im Bereich von kompakten Hochleistungs-Stromnetzen, um das Thema Nachhaltigkeit in der Branche neu zu definieren. „Die Versorgung von Rechenzentren ist nur ein erster Schritt auf unserem Weg die Nutzung regenerativer Energien grundlegend zu verändern. Innerhalb kürzester Zeit werden wir in der Lage sein, unsere Vision einer sicheren und nachhaltigen Zukunft für all unsere Kunden zu verwirklichen – auch in den Bereichen des Zivilschutzes und der Inneren Sicherheit“, fügt Robert L. Mount, President, Power Innovations, hinzu.
Automobile Brennstoffzellen beschleunigen die Energiewende
Der möglichst effiziente Umgang mit energetischen und stofflichen Ressourcen gilt auch für alle Komponenten in der Elektromobilität. Das Nachhaltigkeitsverständnis der Daimler AG geht dabei im Rahmen der Umsetzung von „CASE“ weit über das Produkt Auto hinaus. Daimler und seine hundertprozentige Tochter NuCellSys, Pionier und weltweit eines der führenden Unternehmen in der Entwicklung von automobilen Brennstoffzellensystemen, steuern dem innovativen Projekt mehrere Brennstoffzellensysteme bei. Diese entsprechen der neuesten Technologiegeneration, die auf der diesjährigen IAA in Frankfurt in Vorserienmodellen des Mercedes-Benz GLC F-CELL vorgestellt wurde. Das Konzept, das von Lab1886, der Innovationsschmiede der Daimler AG, in enger Zusammenarbeit mit der NuCellSys und MBRDNA entwickelt wurde, eröffnet ein potenziell neues Geschäftsfeld im Bereich der stationären Energieerzeugung. Entwickelt für den anspruchsvollen Einsatz im Automobil, erfüllen die Mercedes-Benz Brennstoffzellensysteme höchste Sicherheits- und Qualitätsanforderungen und eignen sich dadurch ideal zur Integration in moderne Rechenzentren.
Die Partner präsentieren ihre ersten Projektergebnisse in Form eines Prototypensystems auf der diesjährigen SuperComputing Conference in Denver vom 13. bis 17. November.
Das Projekt startet nächstes Jahr in die Pilotphase. Daimler, HPE und PI arbeiten dazu mit dem National Renewable Energy Lab (NREL) zusammen. NREL ist ein weltweit anerkanntes Institut auf dem Gebiet nachhaltiger Rechenzentren und regenerativer Energien sowie Wasserstofferzeugung, -speicherung und entsprechender Sicherheitsstandards. „Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Daimler, HPE und PI. Unsere Anlagen und unser Know-how sind optimal, um ein solch einzigartiges Konzept eines integrierten Wasserstoff-Brennstoffzellen-betriebenen Rechenzentrums aufzuzeigen“ , so Dr. Steven Hammond, Computational Science Center Director, NREL.
Quelle: Daimler AG