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重磅新概念:信息電池,新儲能方式,幾乎零成本???

背? 景

重磅新概念:信息電池,新儲能方式,幾乎零成本!?

可再生能源有一個間歇性問題——太陽在晚上沒有供電,而風(fēng)可能會突然停止。當(dāng)風(fēng)和太陽強(qiáng)時,更好的電池存儲被認(rèn)為是通過儲存能量來解決間歇性問題的關(guān)鍵。但目前的存儲解決方案,包括鋰離子電池和泵水力,成本高昂,規(guī)模也具有挑戰(zhàn)性。
如果剩余的可再生能源可以作為計算儲存起來呢?
重磅新概念:信息電池,新儲能方式,幾乎零成本???
這就是“信息電池”(Information batteries背后的想法,這是Raghavan和加州大學(xué)圣地亞哥分校的博士生Jennifer Switzer最近在ACM Energy Informatics Review中提出的新系統(tǒng)。

預(yù)測可能的計算

信息電池的基本思想很簡單:當(dāng)可再生能源過剩時,它被用來在大型能源密集型數(shù)據(jù)中心進(jìn)行推測性計算。據(jù)能源效率和可再生能源辦公室稱,這些數(shù)據(jù)中心,從谷歌和臉書到好萊塢電影渲染,消耗的能源是典型商業(yè)建筑的10到50倍。當(dāng)綠色能源不那么豐富時,存儲的計算結(jié)果可以稍后使用。

重磅新概念:信息電池,新儲能方式,幾乎零成本???
Raghavan說:“我們觀察到,如果我們能預(yù)測未來可能發(fā)生的計算,我們現(xiàn)在可以在有能源的情況下進(jìn)行這些計算,并存儲結(jié)果,這些結(jié)果現(xiàn)在體現(xiàn)了能源”。他的研究重點(diǎn)是系統(tǒng)和可持續(xù)性。
例如,YouTube數(shù)據(jù)中心每天將超過70萬小時的視頻轉(zhuǎn)碼為不同的分辨率。其中許多計算是可預(yù)測的,可以在綠色能源過剩的時候執(zhí)行。此時,當(dāng)電網(wǎng)上可用的可再生能源較少時,數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器上供以后使用,基本上將用電量從一個時間段轉(zhuǎn)移到另一個時間段。

那么,這如何像電池一樣工作?

Raghavan說,從科學(xué)的意義上說,電池是勢能的存儲,可以做有用的功,無論是電的還是其他的。大多數(shù)能量儲存到電池中,是將一種類型的能量轉(zhuǎn)化為另一種勢能,例如電能轉(zhuǎn)化為引力能。在這種情況下,信息以與電池相同的方式提供能源,因?yàn)殡娔鼙晦D(zhuǎn)化為所謂的“信息勢能”。

除了利用任務(wù)可預(yù)測性外,該系統(tǒng)也是靈活的:提前完成的計算不需要與稍后完成的計算完全匹配。
Raghavan說,我們支持預(yù)先計算許多計算片段,然后可以選擇之前完成的小計算片段,如拼圖塊,并將其組裝在一起,以快速計算一個全新的計算任務(wù)。
Raghavan說,對于某些類型的工作量,信息電池系統(tǒng)比鋰離子電池提供更好的效率。具體效率取決于多個因素,如進(jìn)行的計算類型和功率的可預(yù)測性。但與鋰離子電池不同,存儲數(shù)據(jù)在金錢和能源方面都具有成本效益。這有助于減少對化石燃料的依賴,化石燃料占全球溫室氣體排放量的四分之三。

一個充滿希望的未來替代方案

研究人員表示,雖然這個想法本身相對簡單,但挑戰(zhàn)在于:

確定要執(zhí)行什么計算,在哪里和何時執(zhí)行,以及如何進(jìn)行這些計算,以便以后有效地檢索結(jié)果。
在題為“Information Batteries: Storing Opportunity Power with Speculative Execution”的論文中,Raghavan和Switzer提供了零碳系統(tǒng)概念實(shí)施的設(shè)計和證明,其中包括用于預(yù)測可再生能源未來可用性和數(shù)據(jù)中心即將完成的任務(wù)的經(jīng)常性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
它還包括存儲函數(shù)的緩存和自動修改代碼以存儲和檢索結(jié)果的修改編譯器。基礎(chǔ)設(shè)施將按地理分布,包括許多小型分布式數(shù)據(jù)中心,每個數(shù)據(jù)中心位于該國已知風(fēng)能或太陽能產(chǎn)量較高的地區(qū)。
Raghavan說,有了這個系統(tǒng),公司將使用本應(yīng)被廢棄的電力,而其他人都會受益,因?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)營商不必在晚上轉(zhuǎn)換天然氣電力來補(bǔ)償需求。
研究人員在研究中探索了某些局限性:例如,只有在一些工作量和某些情況下才有可能。但Raghavan認(rèn)為,隨著預(yù)測的改進(jìn)和集成到大型系統(tǒng)中,該技術(shù)指向了未來儲存綠色能源的有前途的替代方案。Raghavan說,在文明規(guī)模的可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)中,我們需要一切能得到的工具。

來源

https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220201115247.htm

https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3508467.3508468

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