Jeśli wiesz cokolwiek o energii odnawialnej, prawdopodobnie słyszałeś o jej problemie z przerwami: słońce nie zawsze świeci, a wiatr nie zawsze wieje, więc produkcja energii ze źródeł odnawialnych nie działa. produkcja energii z paliw kopalnych. . utleniacze lub energia jądrowa.
Istnieje również wada nadprodukcji odnawialnych źródeł energii, która może zagrozić skokom napięcia w elektrycznym Internecie, a nadwyżka energii zasadniczo musi być odprowadzana z sieci, rujnując jej potencjalną użyteczność.
Chociaż technologia akumulatorów rozwinęła się w ostatnim czasie, nie jesteśmy w punkcie, w którym możliwe jest magazynowanie energii na dużą skalę. Do tego czasu wady związane z nieciągłością odnawialnych źródeł energii utrudniają ich powszechne przyjęcie.
Jest to wyzwanie, które naukowcy z University of Southern California próbują rozwiązać za pomocą innowacyjnego rozwiązania: baterii danych.
Informacja co?
Pomysł baterii informacyjnej nie jest taki dziwny, jeśli się nad tym zastanowić. Problem, który próbujemy rozwiązać, polega na tym, aby energia odnawialna była bardziej wydajna. Jedynym powodem, dla którego generujemy energię, jest przekształcenie jej w jakąś praktyczną pracę, niezależnie od tego, czy chodzi o uruchomienie silnika samochodu, obsługę systemu klimatyzacji w domu, czy zasilanie centrum danych Google.
Podczas gdy długoterminowym rozwiązaniem dostarczania wszystkim energii odnawialnej jest tradycyjna technologia akumulatorów, istnieją kroki, które możemy podjąć, aby przyspieszyć ten proces. Tutaj do gry wchodzą baterie informacyjne.
„W obecnym stanie rzeczy, za 5 lat ilość energii odnawialnej marnowanej rok do roku w Kalifornii będzie równa ilości energii zużywanej rok do roku w mieście Los Angeles” – powiedział Barath Raghavan, nauczyciel asystent informatyki w Viterbi School of USC. . Inżynieria.
Znalezienie produktywnego wykorzystania nadmiaru energii może znacznie przyczynić się do zrównoważenia zapotrzebowania energetycznego na odnawialne źródła energii w okresach niskiego wytwarzania energii. Chodzi o to, aby skutecznie przenieść to zużycie energii z okresów niedoprodukcji do okresów nadprodukcji i zachować wynik tej pracy do następnego wykorzystania.
Tak naprawdę nie możesz tego zrobić z pojazdem lub klimatyzatorem, ale możesz z przetwarzaniem danych, w którym wchodzi w grę termin baterii danych.
Przechowywanie energii ze źródeł odnawialnych jest wystarczająco trudne, ale zapisywanie danych jest imponująco proste, więc zamiast oszczędzać energię z panelu słonecznego, którego może używać centrum danych w nocy, poproś centrum danych o wykonanie przewidywalnych obliczeń w momentach nadwyżki zasilania. Centrum danych może następnie zapisać te wyniki, dopóki nie będą potrzebne później, co jest znacznie mniej energochłonną operacją.
„Odkryliśmy, że jeśli możemy przewidzieć możliwe obliczenia, które mogą się wydarzyć w przyszłości, możemy wykonać te obliczenia teraz, o ile istnieje swobodna energia, i zapisać wyniki, które teraz zawierają energię” – powiedział Raghavan.
Jak można było zaplanować pracę IT z wyprzedzeniem?
Jedną z kluczowych cech koncepcji baterii informacyjnej, którą Raghavan i Jennifer Switzer, doktorantka z University of California w San Diego, opisali w niedawnym artykule opublikowanym w ACM Energy Informatics Review, jest to, że wiele prac obliczeniowych wymaga wiedzieć z góry.
„Wyobraź sobie ogromne zadanie obliczeniowe, które wygląda jak wielka układanka, w której każdy element jest elementem obliczeniowym” – powiedział Raghavan TheComparison w tym tygodniu. „Możesz zrobić to wszystko na raz, układankę w jednym kawałku, jeśli wiesz z góry, jakie będą poszczególne obliczenia. Ale często nie wiesz w XNUMX%, jakie będzie przyszłe zadanie. Możesz wyobraź sobie podzielenie dużego obliczenia na wiele mniejszych elementów układanki.
„Chociaż nie możesz zrobić wszystkiego z wyprzedzeniem, możesz zrobić wiele. W związku z tym tylko niewielka część musi zostać wykonana w czasie rzeczywistym (kilka małych części, których nie można było wstępnie obliczyć), reszta wykorzystując spekulacyjnie wykonane obliczone monety. "
Ponadto wiele z tych obliczeń prawdopodobnie będzie można ponownie wykorzystać w różnych zastosowaniach lub obliczeniach, więc oszczędności energii wynikające z powtarzalnej pracy obliczeniowej w czasie rzeczywistym mogą naprawdę zacząć się sumować.
Czy zapisywanie wszystkich tych danych nie kosztuje energii?
Tak, ale nie w dokładnie tej samej skali.
Aby czytać, pisać lub w inny sposób wchodzić w interakcje z baterią informacyjną, musisz oczywiście zużywać energię. Ale przy długotrwałym przechowywaniu, gdy dane zostaną zapisane w baterii i zindeksowane, aby były łatwo dostępne, koszt energii ich działania jest znikomy w porównaniu z energią potrzebną do ponownego obliczenia tych danych w czasie.
„To zależy od nośnika pamięci i rodzaju komputera, ale mówimy ogólnie o dużo, dużo wydajniej” – powiedział nam Raghavan.
„Jako bardzo przybliżone oszacowanie (daleko od koperty), wysokiej klasy serwerowy dysk twardy ma energię wcieloną około dwóch GJ, czyli nieco więcej niż smartfon i odpowiadałoby około 1 kJ/MB w stanie ustalonym , a MB tutaj to dane wyjściowe (które będą miały wewnętrzną energię obliczeń).
„Jego zużycie energii podczas pracy jest niskie, około czterech W.”
Czy ta oszczędność energii wystarczy, aby rozwiązać niedogodności związane z nieciągłością energii odnawialnej? Samo to może nie wystarczyć, ponieważ ilość energii potrzebnej do działania komputerów planety rośnie w szybkim tempie. Ale zanim naprawdę będziemy mogli mówić o wytwarzaniu większej ilości energii, upewnienie się, że w pełni wykorzystujemy wytwarzaną przez nas energię, jest ważnym krokiem we właściwym kierunku.