Liệu pin nhiên liệu hydro có phải là lựa chọn phù hợp cho các trung tâm dữ liệu?

Pin nhiên liệu hydro đang nổi lên như một nguồn điện dự phòng sạch hơn và bền vững hơn cho các trung tâm dữ liệu hiện đại.

Các trung tâm dữ liệu là xương sống của nền kinh tế số, vận hành mọi thứ từ chatbot AI, lưu trữ đám mây, phát trực tuyến video đến giao dịch tài chính. Khi quy mô mở rộng, mức tiêu thụ năng lượng cũng tăng mạnh. Viện Nghiên cứu Môi trường và Năng lượng (EESI) dự báo các trung tâm dữ liệu có thể chiếm tới 12% nhu cầu điện của Mỹ vào năm 2030. Làn sóng AI khiến nhu cầu năng lượng tăng nhanh, đòi hỏi các giải pháp điện bền vững và đáng tin cậy.

Đây là lúc pin nhiên liệu hydro được chú ý. Nhiều công ty công nghệ, tập đoàn năng lượng và nhà sản xuất thiết bị cho rằng pin nhiên liệu hydro là lựa chọn thay thế khả thi cho máy phát điện diesel truyền thống. Liệu đây có phải là mở đầu cho một tương lai sạch hơn, yên tĩnh hơn và bền vững hơn cho hạ tầng dữ liệu?

Vì sao là pin nhiên liệu hydro?

Pin nhiên liệu hydro tạo điện thông qua phản ứng điện hóa thay vì đốt cháy. Sản phẩm duy nhất là hơi nước. Khi dùng hydro xanh, chúng hoạt động mà không có phát thải, gần như không ồn và không rung — khác biệt lớn so với máy phát diesel.

Hiệu suất thực tế: lợi thế về nhiệt

Một trong những thách thức vận hành lớn nhất tại trung tâm dữ liệu là xử lý nhiệt. Máy phát diesel thải ra lượng nhiệt lớn, buộc phải dùng hệ thống làm mát công suất cao, gây tiêu hao điện, tiếng ồn và chi phí hạ tầng.

Pin nhiên liệu hydro hoạt động ở nhiệt độ thấp và ổn định hơn, tạo ít nhiệt thải hơn nhiều. Điều này giảm nhu cầu làm mát và đôi khi cho phép áp dụng làm mát thụ động — đặc biệt hữu ích cho các trung tâm dữ liệu biên mật độ cao hoặc mô-đun container. Ít nhiệt thải hơn cũng giúp tăng hiệu quả năng lượng tổng thể.

Lợi thế của pin nhiên liệu

Hitachi Energy cho biết pin nhiên liệu hydro có thể chạy liên tục nhiều giờ hoặc nhiều ngày, mang lại thời gian dự phòng dài hơn pin. Chúng có tính mô-đun và dễ mở rộng. Plug Power nhấn mạnh rằng hệ thống PEM có hiệu suất cao, đáng tin cậy và cần ít bảo trì hơn máy phát đốt cháy.

Các thử nghiệm của Microsoft năm 2020 và 2023 cho thấy hệ thống PEM 250 kW hoạt động liên tục 48 giờ mà không gặp vấn đề, được đánh giá là “bước ngoặt”. FuelCell Energy bổ sung rằng pin nhiên liệu giúp giảm phụ thuộc lưới điện — điều quan trọng ở khu vực lưới điện yếu hoặc phát thải cao. GeoPura và Intelligent Energy nhấn mạnh sự linh hoạt của hydro trong các ứng dụng đỉnh tải, dự phòng hoặc thậm chí tải nền.

Bài toán năng lượng của AI — và vai trò của hydro

Các cụm đào tạo AI tiêu thụ lượng điện khổng lồ, có thể vài megawatt cho mỗi rack. Điều này gây áp lực lớn lên hạ tầng truyền thống.

Bloom Energy cho rằng pin nhiên liệu hydro đặc biệt phù hợp với các khuôn viên AI mật độ cao vì chúng có thể cung cấp điện sạch, ổn định ở quy mô megawatt ngay tại chỗ. Bloom đã ký thỏa thuận 5 tỷ USD với Brookfield để cung cấp điện cho các trung tâm dữ liệu AI bằng công nghệ pin nhiên liệu, cho phép triển khai theo mô-đun và tránh tắc nghẽn truyền tải.

Áp lực lên lưới điện — và lợi thế off-grid của hydro

Sự bùng nổ trung tâm dữ liệu đang gây sức ép lớn lên lưới điện toàn cầu. Goldman Sachs dự báo nhu cầu điện trung tâm dữ liệu sẽ tăng 165% vào năm 2030. Aurora Energy Research cảnh báo nguy cơ quá tải ở Anh. Một số khu vực châu Âu đã ghi nhận tình trạng tắc nghẽn lưới ảnh hưởng đến quyết định đầu tư.

Pin nhiên liệu hydro là giải pháp off-grid hoặc hybrid hiệu quả. Chúng tạo điện tại chỗ, giúp trung tâm dữ liệu tránh quá tải lưới hoặc hỗ trợ lưới khi nhu cầu cao. Microsoft, GeoPura và Bloom Energy đều đầu tư mạnh vào hệ thống pin nhiên liệu phân tán nhằm tăng khả năng tự chủ năng lượng.

Quan điểm của GeoPura

GeoPura coi pin nhiên liệu hydro là lời giải cho nhu cầu điện ngày càng tăng của trung tâm dữ liệu hyperscale, đặc biệt khi hệ thống pin lưu trữ không đủ đáp ứng. Hệ thống hydro cung cấp thời gian hoạt động dài hơn, điện áp ổn định hơn và khả năng chống chịu cao hơn. Chúng có thể đóng vai trò nguồn chính hoặc nguồn dự phòng, đồng thời giảm tải cho lưới.

Ai đã triển khai?

Hydro xanh hay xám?

Tác động môi trường phụ thuộc vào nguồn hydro:

• Hydro xanh: sản xuất bằng điện tái tạo; sạch nhất.

• Hydro xám: từ khí tự nhiên; phát thải CO₂.

• Hydro xanh lam: hydro xám + thu giữ carbon.

Nhiều dự án hiện nay dùng hydro giao theo chuyến, với mức phát thải thay đổi. Một số đang tiến tới sản xuất hydro xanh tại chỗ bằng điện phân — mô hình mà GeoPura xem là tối ưu dài hạn.

Rào cản hiện tại

• Chi phí vẫn cao nhưng đang giảm nhanh.

• Hạ tầng hydro còn đang phát triển.

• Yêu cầu không gian và an toàn khắt khe.

Dù vậy, tiến bộ công nghệ nhanh chóng và đầu tư lớn từ các tập đoàn hyperscale đang tạo đà tăng trưởng mạnh.

Vậy hydro có phù hợp không?

Đối với nhu cầu điện dự phòng truyền thống, pin nhiên liệu đã chứng minh hiệu quả. Với các khuôn viên AI quy mô lớn, khả năng cung cấp điện sạch, dày đặc và 24/7 khiến hydro trở thành một trong số ít lựa chọn có thể mở rộng.

Khi trung tâm dữ liệu trở thành hạ tầng trọng yếu, nhu cầu về điện sạch, độc lập và bền vững sẽ tiếp tục tăng. Pin nhiên liệu hydro có thể không phải đáp án duy nhất — nhưng đang trở thành một phần quan trọng của lời giải.