Если вы что-нибудь знаете о возобновляемых источниках энергии, вы наверняка слышали о ее периодических неудобствах: не всегда светит солнце и не всегда дует ветер, поэтому производство энергии из возобновляемых источников энергии не уступает непрерывному производству энергии из ископаемого топлива. . окислители или ядерная энергия.
Существует также обратная сторона перепроизводства возобновляемых источников энергии, что может угрожать скачками мощности в Интернете, и избыточная мощность должна быть по существу отведена из сети, что лишает ее потенциальной полезности.
Хотя в последнее время аккумуляторные технологии продвинулись вперед, мы еще не достигли того уровня, когда возможно крупномасштабное хранение энергии. До тех пор недостатки возобновляемых источников энергии, связанные с прерывистостью, препятствуют их широкому внедрению.
Это задача, которую исследователи из Университета Южной Калифорнии пытаются решить с помощью нового решения: информационных батарей.
Информация что?
Идея информационной батареи не такая уж и странная, если подумать. Проблема, которую мы пытаемся решить, состоит в том, чтобы сделать возобновляемые источники энергии более продуктивными. Единственная причина, по которой мы генерируем электроэнергию, заключается в том, чтобы превратить ее в какую-то практическую работу, будь то запуск двигателя автомобиля, работа системы кондиционирования воздуха в вашем доме или питание центра обработки данных Google.
Хотя долгосрочным решением для обеспечения всех возобновляемых источников энергии является традиционная аккумуляторная технология, есть шаги, которые мы можем предпринять, чтобы ускорить процесс. Здесь в игру вступают информационные батареи.
«При том, как идут дела, через 5 лет количество возобновляемой энергии, выбрасываемой впустую в Калифорнии из года в год, будет эквивалентно количеству энергии, используемой из года в год в городе Лос-Анджелес», — сказал Барат Рагхаван, ассистент преподавателя информатики в школе Витерби Университета Южной Калифорнии. . Инжиниринг.
Поиск продуктивного использования избыточной энергии может иметь большое значение для компенсации энергетических потребностей, предъявляемых к возобновляемым источникам энергии в периоды низкой выработки электроэнергии. Идея состоит в том, чтобы эффективно сместить это потребление энергии с периодов недопроизводства на периоды перепроизводства и сохранить результат этой работы для последующего использования.
Вы не можете сделать это с автомобилем или даже с кондиционером, но вы можете сделать это с обработкой данных, где в игру вступает термин «батарея данных».
Хранить энергию от возобновляемых источников достаточно сложно, но хранить данные впечатляюще просто, поэтому вместо того, чтобы экономить энергию от солнечной панели, которую центр обработки данных может использовать ночью, попросите центр обработки данных сделать предсказуемые расчеты в моменты избыточного питания. Затем центр обработки данных может сохранить эти результаты до тех пор, пока они не потребуются позже, что является гораздо менее энергоемкой операцией.
«Мы обнаружили, что если мы можем прогнозировать возможные расчеты, которые могут произойти в будущем, мы можем выполнять эти расчеты сейчас, пока есть свободная энергия, и сохранять результаты, которые теперь воплощают энергию», — сказал Рагхаван.
Как можно заранее спланировать ИТ-работу?
Одна из ключевых особенностей идеи информационной батареи, которую Рагхаван и Дженнифер Свитцер, докторант Калифорнийского университета в Сан-Диего, описывают в недавней статье, опубликованной в ACM Energy Informatics Review, заключается в том, что большая часть вычислительной работы известна заранее. .
«Представьте себе огромную вычислительную задачу, которая выглядит как огромная головоломка, где каждая часть является вычислительной частью», — сказал Рагхаван TheComparison на этой неделе. «Вы могли бы сделать все это сразу, головоломку из одного кусочка, если бы вы знали заранее, каким будет каждое вычисление. Но часто вы не знаете на XNUMX%, какой будет задача в будущем. представьте, что вы разделяете большой расчет на несколько меньших кусочков головоломки.
«Хотя вы не можете сделать все заранее, вы можете сделать многое. Следовательно, в режиме реального времени необходимо выполнить лишь небольшую часть (несколько мелких частей, которые не поддавались предварительному вычислению), а остальное использует спекулятивно выполненные вычисленные монеты. "
Кроме того, многие из этих вычислений, вероятно, можно будет повторно использовать для различных приложений или вычислений, поэтому экономия энергии за счет повторяющихся вычислений в реальном времени может действительно начать накапливаться.
Разве хранение всех этих данных не требует энергии?
Да, но не в точно таком же масштабе.
Чтобы читать, писать или иным образом взаимодействовать с аккумулятором информации, вам, очевидно, потребуется затратить энергию. Но при долговременном хранении, когда данные записываются в аккумулятор и индексируются так, чтобы они были легко доступны, затраты энергии на их использование ничтожны по сравнению с энергией, необходимой для пересчета этих данных во времени.
«Это зависит от носителя данных и типа вычислений, но в целом мы говорим о гораздо, гораздо большей эффективности», — сказал нам Рагхаван.
«По очень грубой оценке (далеко от конверта), жесткий диск high-end сервера имеет воплощенную энергию около двух ГДж, что немного больше, чем у смартфона, и соответствует примерно 1 кДж/МБ в стабильном состоянии. , а МБ здесь — это выходные данные (которые будут иметь внутреннюю энергию вычислений).
«Его рабочее энергопотребление низкое, около четырех Вт».
Будет ли этого энергосбережения достаточно, чтобы решить неудобство прерывистости возобновляемых источников энергии? Одного этого может быть недостаточно, учитывая, что количество энергии, необходимой для работы компьютеров планеты, увеличивается быстрыми темпами. Но прежде чем мы действительно сможем говорить о производстве большего количества энергии, убедитесь, что мы полностью используем энергию, которую мы действительно производим, это важный шаг в правильном направлении.