Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) могут спасти мир от разрушительных последствий изменения климата и уменьшить расходы на электроэнергию. Но по-настоящему раскрыть потенциал ВИЭ мешает проблема их нестабильности солнечные панели не способны генерировать энергию в ночное время, тогда как ветровые турбины могут остановиться из-за неблагоприятной погоды.
Кроме того, электрические сети необходимо балансировать в соответствии со спросом и предложением, иначе растет вероятность скачков напряжения и отключения электроэнергии. В результате, энергия из ВИЭ сбрасывается во время избыточного производства, в то время как в других случаях, электростанция сжигают ископаемое топливо для удовлетворения дефицита в сети.
В последние 5 лет наблюдается, что количество возобновляемой энергии, потраченное впустую в течении года в Калифорнии эквивалентно годовому энергопотреблению Лос-Анджелеса, - отмечает Барат Рагхаван, доцент Университета Южной Калифорнии (USC).
Эффективный аккумулятор считается ключом к решению проблемы нестабильности ВИЭ, способным сохранять энергию в периоды активности солнца и ветра. Но в настоящее время накопители энергии, в том числе литий-ионные батареи или гидроэлектростанции, являются дорогостоящими и сложными для масштабирования.
Ученые USC предложили использовать избытки энергии ВИЭ в виде компьютерных вычислений. Эта концепция получила название информационной батареи. Ее суть очень проста: когда возобновляемая энергия доступна в изобилии, она используется для выполнения заранее предусмотренных вычислений в крупных центрах обработки данных. Эти ЦОДы могут принадлежать IT-гигантам, вроде Google или Facebook, или, например, использоваться для рендеринга голливудских фильмов (энергопотребление таких объектов до 50 раз может превышать показатели типичного коммерческого здания). Сохраненные вычисления затем могут быть использованы в будущем, в периоды, когда зеленые источники не удовлетворяют спрос сети.
Мы получили подтверждения того, что если мы сможем прогнозировать возможные вычисления, которые могут потребоваться в будущем, мы можем сделать эти вычисления сейчас, пока есть доступная энергия, и сохранить результаты, полученные с ее использованием, - говорит Рагхаван.
Так, например, каждый день, центры обработки данных YouTube перекодируют более 700000 часов видео в различные разрешения. Многие из этих вычислений предсказуемы и могут быть выполнены в то время, когда чистая энергия в изобилии. Таким образом данные можно хранить на серверах для последующего использования, до наступления того момента, когда производительность ВИЭ снижается по сути сдвигая потребление электроэнергии от одного периода времени к другому.
В научном смысле, утверждают ученые, информационные батареи являются накопителями потенциальной энергии для выполнения полезной работы. Большинство аккумуляторов так и работают: преобразуют один вид энергии в другой, например, электрическую в гравитационную. В этом случае информация действует подобно виртуальным батареям, так как электроэнергия превращается в то, что исследователи называют информационным потенциалом энергии.
В дополнении к преимуществам вычисления предсказуемых задач, система также является гибкой: расчетам, которые выполнены заранее, не нужно точно соответствовать расчетам, выполненным в более позднее время.
Мы обеспечиваем множество фрагментов вычислений и потом можем выбирать небольшие блоки вычислений, сделанных ранее, как картинки пазлов, и собрать их вместе, чтобы быстро решить совершенно новую вычислительную задачу, - объясняет Рагхаван.
Исследователи говорят, что для некоторых типов нагрузок информационная батарея обеспечивает лучшую эффективность, чем литий-ионные накопители. В каждом конкретном случае она зависит от множества факторов, таких как типы проведенных вычислений и предсказуемость энергопотребления. Но в отличие от традиционных аккумуляторов, хранение данных является экономически более целесообразным с точки зрения затрат финансов и энергии. Она может уменьшить зависимость от ископаемых видов топлива, которые ответственны за три четверти мировых выбросов парниковых газов.
Хотя сама идея относительно проста, сложность состоит в том, чтобы определить, какие вычисления выполнять, где и когда, а также способ проведения расчетов для эффективного получения отложенных результатов.
В статье журнала ACM SIGEnergy Energy Informatics Review американские ученые представили дизайн и проверку концепции системы с нулевыми выбросами, которая включает в себя рекуррентные нейронные сети для прогнозирования выработки возобновляемых источников энергии и предстоящих задач в ЦОД. Она также включает в себя кэш-память, где хранятся функции, и модифицированный компилятор, способный автоматически изменять код для хранения и получения результатов.
Предполагается, что ее инфраструктура будет географически распределенной, содержащей множество небольших центров обработки данных, каждый из которых расположен в регионах с достаточным потенциалом солнечной и ветровой энергетики.
Но есть и определенные ограничения, которые исследователи упоминают в своей работе: например, это возможное применение только при ограниченных рабочих нагрузках и в некоторых контекстах. Вместе с тем они уверены, что с улучшенным прогнозированием и интеграцией в большие системы информационная батарея имеет неплохой потенциал. В вопросах глобальной значимости широкого внедрения устойчивых технологий, нам важен каждый инструмент, который мы можем получить, - заключает Барат Рагхаван.
Источник: usc.edu
|
|
|
|
|
|
В течение многих лет различные компании обещают разработать водородные двигатели, утверждая, что водород это чистое топливо будущего. При этом особого прогресса в этом отношении ранее не наблюдалось.
Но такая ситуация может скоро измениться согласно заявлению, на днях опубликованному японскими автопроизводителями, Toyota и Yamaha объединили свои усилия для разработки V-образного 5,0-литрового
В течение многих лет различные компании обещают разработать водородные двигатели, утверждая, что водород это чистое топливо будущего. При этом особого прогресса в этом отношении ранее не наблюдалось.
Но такая ситуация может скоро измениться согласно заявлению, на днях опубликованному японскими автопроизводителями, Toyota и Yamaha объединили свои усилия для разработки V-образного 5,0-литрового
Компания Satellite Vu из Великобритании намерена вывести на околоземную орбиту семь аппаратов с инфракрасными датчиками температуры, которые должны сыграть важную роль в борьбе с глобальным потеплением на снимках со спутников будут отчётливо видны источники утечки тепла в домах, офисах и городах в целом
В течение многих лет различные компании обещают разработать водородные двигатели, утверждая, что водород это чистое топливо будущего. При этом особого прогресса в этом отношении ранее не наблюдалось.
Но такая ситуация может скоро измениться согласно заявлению, на днях опубликованному японскими автопроизводителями, Toyota и Yamaha объединили свои усилия для разработки V-образного 5,0-литрового
Международная группа ученых под руководством представителей Лундского университета в Швеции показала, как солнечная энергия может преобразовывать углекислый газ в топливо с использованием передовых материалов и сверхбыстро
Как известно, основное назначение фотоэлементов это преобразование света в энергию, но китайские ученые доказали, что их также можно использовать для обеспечения подводной беспроводной оптической связи с высокоскоростной передачей данных. Новый подход, в котором в качестве детекторов используется масс
