Топливные элементы в ЦОД: как Brookfield и Bloom Energy меняют энергоснабжение

Что произошло

Компания Brookfield, один из крупнейших мировых инвесторов в цифровую инфраструктуру, объявила о расширении стратегического партнёрства с Bloom Energy — производителем топливных элементов на твёрдом электролите (SOFC). Объём инвестиций в совместную программу доведён до $25 млрд. Основная цель — масштабное внедрение систем автономного энергоснабжения на базе топливных элементов в центрах обработки данных, ориентированных на задачи искусственного интеллекта.

Ранее Bloom Energy сотрудничала с Brookfield в пилотных проектах, включая установку модульных энергоустановок на объектах в США и Европе. Теперь партнёрство выходит на промышленные масштабы: новые ЦОД, предназначенные для размещения высокоплотных ИИ-кластеров, будут проектироваться с учётом прямой интеграции топливных элементов в энергетическую цепь.

Технология Bloom Energy позволяет генерировать электричество непосредственно на площадке потребления, используя природный газ или водород. Это снижает зависимость от внешних сетей и уменьшает углеродный след — особенно при использовании возобновляемого газа или «зелёного» водорода.

Как это влияет на рынок

Расширение использования топливных элементов в ЦОД знаменует переход от традиционной модели централизованного электроснабжения к децентрализованной, модульной и более устойчивой. Ранее топливные элементы рассматривались как нишевое решение, но рост плотности нагрузок в ИИ-ЦОД (часто превышающий 50 кВт/стой) делает классические схемы электропитания всё менее эффективными.

Ключевой драйвер — необходимость сократить время простоя и повысить надёжность. Топливные элементы работают непрерывно, не требуют сложной инфраструктуры резервного питания и могут заменить или дополнить дизельные генераторы. Это особенно важно для объектов, размещённых в зонах с нестабильной сетью или в рамках ESG-инициатив, где снижение выбросов CO₂ становится приоритетом.

Кроме того, технология позволяет сократить затраты на строительство подстанций и ЛЭП, поскольку часть нагрузки покрывается локально. Это меняет подход проектировщиков: вместо проектирования подключения к высоковольтной сети с резервированием 2N всё чаще рассматривается гибридная схема — комбинация внешнего питания и локальной генерации.

Для российского рынка этот тренд пока не является мейнстримом, однако он формирует новые требования к гибкости и масштабируемости внутренних электрических сетей, включая шинопроводы и распределительные системы.

Какое оборудование потребуется

Внедрение топливных элементов в энергоцепь ЦОД требует пересмотра архитектуры распределения электроэнергии. Традиционная схема — трансформатор → ГРЩ → кабельные трассы → ИБП → стойка — дополняется новым уровнем: генерирующей установкой на уровне объекта.

Топливные элементы Bloom Energy выдают постоянный ток, который затем преобразуется в переменный с помощью инверторов. Эти системы подключаются к распределительным шинам, что требует наличия модульных решений для сбора и распределения энергии. Ключевые компоненты:

• Блоки преобразования DC/AC с высокой эффективностью;
• Модульные распределительные шкафы (НКУ);
• Системы мониторинга и управления нагрузкой;
• Шинопроводы, способные работать в режиме двустороннего потока энергии (если реализуется гибридная сеть);
• Решения для синхронизации с внешней сетью и ИБП.

Особое внимание уделяется надёжности соединений и защите от перегрузок, поскольку топливные элементы работают в режиме базовой нагрузки и не должны отключаться при переходных процессах.

Какой шинопровод применяется

При использовании локальной генерации возрастает нагрузка на внутренние системы распределения. Шинопровод должен обеспечивать:

• Высокую пропускную способность (до 4000 А и выше);
• Возможность модернизации без остановки объекта;
• Устойчивость к вибрациям и температурным колебаниям (особенно при размещении вблизи генерирующих установок);
• Высокий IP-степень защиты (минимум IP55, желательно IP65 и выше);
• Поддержку модульной архитектуры.

Для таких задач применяются сэндвич-системы (тип «плита») или магистральные шинопроводы с боковым отбором мощности. Они позволяют подключать нагрузку в любом месте трассы, что критично при динамическом росте плотности в ИИ-стойках. Также важна электромагнитная совместимость — инверторы топливных элементов могут создавать высокочастотные помехи.

Решения КЛМ для такого объекта

КЛМ предлагает линейку решений, адаптированных под современные требования к распределению энергии в ЦОД с локальной генерацией:

• КЛМ-М (магистральный шинопровод) — используется для основных трасс распределения от ГРЩ и инверторов. Диапазон токов — до 6300 А, степень защиты — до IP68. Подходит для прокладки в кабельных каналах и под полом. Боковой отбор мощности позволяет подключать модули ИБП и силовые шкафы без остановки системы.

• КЛМ-S (сэндвич-шинопровод) — применяется в зонах с высокой плотностью нагрузки (например, в ИИ-залах). Диапазон — 630–4000 А, компактная конструкция, высокая тепловая стойкость. Поддерживает модульное наращивание и быструю реконфигурацию трасс.

• КЛМ-Р (распределительный шинопровод) — используется для подключения отдельных стоек или блоков ИБП. Токи 250–1000 А, боковые ответвительные коробки, IP55. Обеспечивает гибкость при развёртывании новых кластеров.

• КЛМ-NKU — модульные распределительные шкафы, которые могут использоваться как в ГРЩ, так и в промежуточных узлах сбора энергии от топливных элементов. Соответствуют ГОСТ IEC 61439, поддерживают цифровые системы мониторинга.

Все решения КЛМ производятся на заводах в Калининграде и Владимире, срок поставки — от 3 недель. Это позволяет оперативно реагировать на изменения в проектах, особенно при строительстве ЦОД по модульной схеме.

Требования по ГОСТ и надёжности

Проектирование ЦОД с локальной генерацией требует строгого соблюдения нормативных документов. Ключевым стандартом является ГОСТ IEC 61439, определяющий требования к низковольтным комплектным устройствам. Все шинопроводы и НКУ КЛМ проходят испытания по данному стандарту, включая проверку на термическую стойкость, электродинамическую устойчивость и защиту от поражения электрическим током.

Дополнительно учитываются:

• ПУЭ (пункты 6.3, 7.2) — требования к прокладке шинопроводов и защите от перегрузок;
• СП 256.1325800.2020 — нормы энергоэффективности и надёжности ЦОД;
• Требования к пожарной безопасности (НПБ 88-2001, ФЗ-123) — особенно при прокладке в подпольных каналах.

Высокая степень защиты (до IP68) и устойчивость к агрессивным средам позволяют использовать продукцию КЛМ в условиях повышенной влажности и при прямом контакте с водой — что важно для объектов с системами пожаротушения и охлаждения.

Итог для проектировщика

Тренд на внедрение топливных элементов в ЦОД, особенно в сегменте ИИ, требует от проектировщиков пересмотра подходов к внутреннему энергораспределению. Классические кабельные системы уступают место модульным шинопроводам, способным обеспечить гибкость, масштабируемость и высокую надёжность.

КЛМ-М, КЛМ-S и КЛМ-Р — решения, которые соответствуют требованиям современных ЦОД с локальной генерацией. Они позволяют быстро адаптировать инфраструктуру под изменяющиеся нагрузки, сократить сроки ввода в эксплуатацию и снизить общие капитальные затраты.

Для проектировщиков важно учитывать возможность двустороннего потока энергии, необходимость синхронизации с ИБП и требования к электромагнитной совместимости. Продукция КЛМ, сертифицированная по ГОСТ IEC 61439, предлагает готовое решение для таких задач — с возможностью локального производства и короткими сроками поставки.

По материалам источника: Data Center Dynamics . Материал переработан и дополнен редакцией КЛМ.