Wenn Sie sich mit erneuerbaren Energien auskennen, haben Sie wahrscheinlich schon von dem Problem der intermittierenden Energien gehört: Die Sonne scheint nicht immer und der Wind weht nicht immer, daher funktioniert die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nicht. Diese Art von Dauerbetrieb Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen. . Oxidationsmittel oder Kernenergie.
Es gibt auch die Kehrseite der Überproduktion erneuerbarer Energien, die einen Anstieg des elektrischen Internets gefährden könnten, und überschüssiger Strom muss im Wesentlichen aus dem Netz abgezogen werden, was seinen potenziellen Nutzen zunichte macht.
Obwohl die Batterietechnologie in jüngster Zeit Fortschritte gemacht hat, sind wir noch nicht an dem Punkt angelangt, an dem eine groß angelegte Energiespeicherung möglich ist. Bis dahin behindern die sporadischen Nachteile erneuerbarer Energien ihre weitverbreitete Einführung.
Dies ist die Herausforderung, die Forscher der University of Southern California mit einer innovativen Lösung zu lösen versuchen: Datenbatterien.
Informationen was?
Die Idee einer Informationsbatterie ist gar nicht so seltsam, wenn man darüber nachdenkt. Das Problem, das wir zu lösen versuchen, besteht darin, erneuerbare Energien dauerhaft produktiver zu machen. Der einzige Grund, warum wir Strom erzeugen, besteht darin, ihn in eine praktische Arbeit umzuwandeln, sei es der Betrieb eines Automotors, der Betrieb der Klimaanlage Ihres Hauses oder der Betrieb eines Google-Rechenzentrums.
Während die traditionelle Batterietechnologie die langfristige Lösung ist, um erneuerbare Energien für alle zugänglich zu machen, können wir Schritte unternehmen, um die Dinge zu beschleunigen. Hier kommen die Informationsbatterien ins Spiel.
„So wie die Dinge laufen, wird in fünf Jahren die Menge an erneuerbarer Energie, die in Kalifornien von Jahr zu Jahr verschwendet wird, der Menge an Energie entsprechen, die von Jahr zu Jahr in der Stadt Los Angeles verbraucht wird“, sagte Barath Raghavan, a Lehrerassistent für Informatik an der Viterbi School of USC. . Maschinenbau.
Die produktive Nutzung überschüssiger Energie könnte einen großen Beitrag dazu leisten, den Energiebedarf erneuerbarer Energien in Zeiten geringer Stromerzeugung auszugleichen. Die Idee besteht darin, diesen Energieverbrauch effektiv von Zeiten der Unterproduktion auf Zeiten der Überproduktion zu verlagern und das Ergebnis dieser Arbeit für die nächste Verwendung aufzubewahren.
Bei einem Fahrzeug oder einer Klimaanlage ist das nicht wirklich möglich, wohl aber bei der Datenverarbeitung, wo der Begriff „Datenbatterie“ ins Spiel kommt.
Die Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien ist schwierig genug, aber das Speichern von Daten ist beeindruckend einfach. Anstatt also Strom von einem Solarpanel zu sparen, das ein Rechenzentrum nachts nutzen könnte, bitten Sie das Rechenzentrum, vorhersehbare Berechnungen für Momente mit Überangebot durchzuführen. Das Rechenzentrum kann diese Ergebnisse dann speichern, bis sie später benötigt werden, was ein wesentlich weniger energieintensiver Vorgang ist.
„Wir haben herausgefunden, dass wir, wenn wir mögliche Berechnungen vorhersagen können, die in der Zukunft stattfinden könnten, diese Berechnungen jetzt durchführen können, solange freie Energie vorhanden ist, und die Ergebnisse speichern können, die jetzt verkörperte Energie enthalten“, sagte Raghavan.
Wie könnten Sie die IT-Arbeit im Voraus planen?
Eine der wesentlichen Besonderheiten der Idee der Informationsbatterie, die Raghavan und Jennifer Switzer, Doktorandin an der University of California, San Diego, in einem kürzlich im ACM Energy Informatics Review veröffentlichten Artikel beschreiben, besteht darin, dass viel Rechenarbeit erforderlich ist im Voraus wissen.
„Stellen Sie sich eine riesige Rechenaufgabe vor, die wie ein riesiges Puzzle aussieht, bei dem jedes Teil ein Rechenstück ist“, sagte Raghavan diese Woche gegenüber TheComparison. „Man könnte alles auf einmal erledigen, ein Puzzle in einem Stück, wenn man im Voraus weiß, wie jede einzelne Berechnung aussehen wird. Aber oft weiß man nicht hundertprozentig, wie die zukünftige Aufgabe aussehen wird. Das ist möglich.“ Stellen Sie sich vor, Sie teilen eine große Berechnung in mehrere kleinere Puzzleteile.
„Obwohl man nicht alles im Voraus erledigen kann, kann man vieles tun. Folglich muss nur ein kleiner Teil in Echtzeit erledigt werden (die wenigen kleinen Teile, die nicht vorberechenbar waren), der Rest nutzt spekulativ ausgeführte berechnete Münzen.“ "
Außerdem sind viele dieser Berechnungen wahrscheinlich für verschiedene Anwendungen oder Berechnungen wiederverwendbar, sodass sich die Energieeinsparungen durch wiederholte Echtzeit-Rechenarbeiten tatsächlich summieren können.
Kostet es nicht Energie, all diese Daten zu speichern?
Ja, aber nicht im exakt gleichen Ausmaß.
Um die Informationsbatterie zu lesen, zu schreiben oder anderweitig mit ihr zu interagieren, müssen Sie natürlich Energie aufwenden. Aber bei der Langzeitspeicherung sind die Energiekosten für den Betrieb, sobald die Daten in die Batterie geschrieben und indiziert sind, um sie leicht zugänglich zu machen, im Vergleich zu der Energie, die für die Neuberechnung dieser Daten im Laufe der Zeit erforderlich ist, verschwindend gering. Real.
„Das hängt vom Speichermedium und der Art der Rechenleistung ab, aber wir sprechen im Allgemeinen von viel, viel effizienter“, sagte uns Raghavan.
„Als sehr grobe Schätzung (weit entfernt von der Grenze) hat eine High-End-Serverfestplatte eine Körperenergie von etwa zwei GJ, was um einiges mehr ist als bei einem Smartphone und im eingeschwungenen Zustand etwa 1 kJ/MB entsprechen würde , und die MB sind hier die Ausgabedaten (die die intrinsische Energie der Berechnung haben werden).
„Der Stromverbrauch im Betrieb ist gering und liegt bei etwa vier W.“
Würde diese Energieeinsparung ausreichen, um die Unannehmlichkeiten der schwankenden Nutzung erneuerbarer Energien zu lösen? Dies allein reicht möglicherweise nicht aus, da die für den Betrieb der Computer auf dem Planeten erforderliche Energiemenge rasant zunimmt. Doch bevor wir wirklich über die Erzeugung von mehr Energie sprechen können, ist die Sicherstellung, dass wir die erzeugte Energie vollständig nutzen, ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung.