微軟攜手 Plug Power，以氫燃料電池革新資料中心備用電源系統

在追求永續發展的浪潮下，科技巨擘微軟再次展現其引領綠色轉型的決心。2024 年，微軟宣布與燃料電池技術領先企業 Plug Power 展開劃時代的合作，將於其位於美國華盛頓州的資料中心部署一套 3 兆瓦 (MW) 的氫燃料電池系統。此舉不僅是微軟在資料中心永續發展道路上的重要里程碑，更預示著氫燃料電池技術在關鍵基礎設施備用電源領域的巨大潛力，有望徹底顛覆傳統柴油發電機的統治地位。

這項合作計畫的核心，在於以 Plug Power 的尖端氫燃料電池系統，取代傳統資料中心仰賴的柴油發電機組，作為備用電源。長期以來，柴油發電機一直是資料中心應對突發電力中斷的最後一道防線。然而，儘管柴油發電機在可靠性方面表現出色，其運作時所排放的廢氣，卻與企業日漸重視的環境永續目標背道而馳。

微軟與 Plug Power 的合作，正是在這樣的背景下應運而生。透過導入氫燃料電池系統，微軟不僅能確保資料中心在緊急情況下電力供應無虞，更能大幅降低備用電源系統的碳足跡，朝著其設定的碳負排放目標邁進。這項計畫不僅具有指標性的環保意義，更可能為資料中心產業的綠色轉型，樹立全新的典範。

資料中心永續發展的迫切性

在數位經濟時代，資料中心已成為支撐網路運作、雲端服務、人工智慧應用等關鍵服務不可或缺的基礎設施。然而，資料中心在提供強大運算能力的同時，也消耗著驚人的能源。根據統計，全球資料中心的能源消耗量已佔全球總用電量的 2% 左右，且隨著數位經濟的持續擴張，這個數字預計將會持續攀升。

龐大的能源消耗，意味著資料中心產業同時也是溫室氣體排放的重要來源之一。為了應對日益嚴峻的氣候變遷挑戰，各國政府、企業，乃至於消費者，都對資料中心產業的永續發展，提出了更高的要求。如何降低資料中心的能源消耗，減少碳排放，已成為資料中心產業刻不容緩的課題。

傳統備用電源的環境挑戰

為了確保服務的持續性，資料中心必須配備可靠的備用電源系統，以應對電網故障或其他突發狀況。長期以來，柴油發電機因其啟動快速、供電穩定、成本相對較低等優勢，成為資料中心備用電源的首選。然而，柴油發電機在環保方面的缺陷，卻日益凸顯。

• 空氣污染： 柴油發電機燃燒柴油時，會排放大量的氮氧化物 (NOx)、PM 顆粒物、一氧化碳 (CO) 等空氣污染物，這些污染物不僅會直接危害人體健康，也是形成霧霾、酸雨等環境問題的重要成因。尤其在人口稠密的地區，資料中心柴油發電機的排放，更可能對當地空氣品質造成負面影響。

• 溫室氣體排放： 柴油燃燒會產生大量的二氧化碳 (CO2)，而二氧化碳正是造成全球暖化的主要溫室氣體之一。隨著全球對碳排放的限制日益嚴格，資料中心仰賴柴油發電機作為備用電源的模式，顯然與全球減碳的大方向背道而馳。

• 噪音污染： 柴油發電機運轉時，會產生巨大的噪音，對資料中心周邊環境造成噪音污染。尤其在都市地區，噪音問題更可能引發周邊居民的抱怨，甚至影響資料中心的營運。

微軟的永續承諾與綠色資料中心願景

作為全球科技產業的領導者，微軟一直將永續發展視為企業發展的重要策略。微軟設定了在 2030 年實現「碳負排放」(carbon negative) 的宏偉目標，承諾屆時將從大氣中移除的碳，超過其自身排放的碳量。為了達成這個目標，微軟在資料中心領域，積極推動各項綠色創新舉措。

• 100% 再生能源供電： 微軟承諾在 2025 年前，在全球範圍內實現資料中心 100% 使用再生能源供電。透過簽訂再生能源購電協議 (PPA)、投資再生能源專案等方式，微軟大幅提升了資料中心再生能源的使用比例。

• 水資源永續管理： 資料中心在運作過程中，需要消耗大量的水資源進行散熱。微軟致力於提升資料中心的水資源使用效率，並承諾在 2030 年前，實現「水資源正效益」(water positive)，意即補充的水資源將超過其消耗的水資源量。為此，微軟積極採用無水冷卻技術、雨水收集系統等措施，降低資料中心的水資源足跡。

• 零廢棄物營運： 微軟設定在 2030 年前，達成資料中心營運的「零廢棄物」(zero waste) 目標。透過提升資源回收率、減少包裝材料使用、推動循環經濟模式等方式，微軟力求最大限度地減少資料中心產生的廢棄物。

• 柴油發電機替代計畫： 傳統柴油發電機是資料中心碳排放的重要來源之一。微軟積極尋找替代方案，目標在 2030 年前，實現資料中心備用電源系統的「無柴油化」(diesel-free)。與 Plug Power 的合作，正是此計畫中的關鍵一步。

Plug Power 與 PEM 氫燃料電池技術

Plug Power 是氫燃料電池技術領域的領導者，專注於質子交換膜 (PEM) 燃料電池的研發、製造與應用。PEM 燃料電池是一種高效、潔淨的發電裝置，其運作原理是透過氫氣與氧氣的化學反應，產生電力、熱能和水，唯一的副產品是純水，完全不排放任何有害物質。

相較於傳統的內燃機發電機，PEM 燃料電池具有以下顯著優勢：

• 零排放： PEM 燃料電池的運作過程中，不產生任何空氣污染物或溫室氣體，真正實現零排放，符合永續發展的目標。

• 高效率： PEM 燃料電池的發電效率較傳統柴油發電機更高，能更有效地利用燃料，減少能源浪費。

• 低噪音： PEM 燃料電池運轉時噪音極低，大幅降低噪音污染，提升資料中心周邊環境品質。

• 模組化設計： PEM 燃料電池系統採用模組化設計，可根據不同的電力需求，彈性調整系統規模，易於擴充與部署。

• 快速啟動： PEM 燃料電池系統啟動速度快，能在數秒內達到滿載功率輸出，快速響應電力需求，確保備用電源的可靠性。

3MW 燃料電池系統專案細節

微軟與 Plug Power 合作部署的 3MW 燃料電池系統，是專為資料中心應用所設計的大型系統。該系統採用 PEM 燃料電池技術，規模足以取代傳統柴油發電機，為資料中心提供可靠的備用電力。

根據 Plug Power 提供的資料，這套 3MW 燃料電池系統主要包含以下組件：

• PEM 燃料電池堆： 系統的核心組件，由多個 125kW PEM 燃料電池模組組成，總發電容量達到 3MW。

• 氫氣供應系統： 負責儲存和供應燃料電池所需的氫氣，可能採用液態氫或壓縮氫氣儲存方式。

• 電力轉換系統： 將燃料電池產生的直流電轉換為資料中心所需的交流電，並將電力穩定輸出。

• 熱管理系統： 燃料電池運作時會產生熱能，熱管理系統負責將熱能有效散逸，維持系統運作穩定性。

• 控制系統： 監控整個燃料電池系統的運作狀態，並進行自動控制與調度，確保系統安全可靠運行。

這套 3MW 燃料電池系統，將部署在微軟位於華盛頓州的資料中心，具體地點尚未公開。該系統將作為資料中心的備用電源，在電網電力中斷時，立即啟動供電，確保資料中心服務的持續運作。

燃料電池備用電源的優勢與挑戰

相較於傳統柴油發電機，氫燃料電池作為資料中心備用電源，具有顯著的優勢：

• 環境效益： 零排放、低噪音，大幅降低環境污染，符合資料中心綠色發展趨勢。

• 可靠性： 燃料電池系統運作穩定可靠，可提供不間斷的電力供應，確保資料中心服務的穩定性。

• 可擴充性： 燃料電池系統採用模組化設計，易於擴充，可根據資料中心電力需求彈性調整系統規模。

• 能源自主性： 氫氣可透過多種途徑生產，包括再生能源電解水製氫、天然氣重組等，有助於提升能源供應的多元化與自主性。

然而，氫燃料電池技術在資料中心備用電源應用方面，也面臨一些挑戰：

• 成本： 目前氫燃料電池系統的建置成本，相較於傳統柴油發電機仍較高，初期投資較大。

• 氫氣基礎設施： 氫氣的儲存、運輸與供應基礎設施尚不完善，氫氣供應鏈的建立需要時間與投資。

• 安全性： 氫氣具有易燃易爆的特性，氫燃料電池系統的安全性設計與運作管理，需要嚴格的規範與標準。

• 效率與壽命： PEM 燃料電池的效率與壽命仍有提升空間，需要持續的技術創新與研發投入。

未來展望：氫燃料電池引領資料中心綠色革命

儘管面臨一些挑戰，氫燃料電池技術在資料中心備用電源領域的應用前景，仍然備受看好。隨著技術不斷成熟、成本持續下降、氫氣基礎設施逐步完善，氫燃料電池有望在未來資料中心備用電源市場，扮演更重要的角色。

微軟與 Plug Power 的合作專案，不僅是氫燃料電池技術在資料中心應用的一次重要實證，更為整個產業的綠色轉型，注入了強勁的動能。預期在微軟等科技巨擘的帶領下，將有更多資料中心業者開始關注並導入氫燃料電池技術，共同邁向更永續、更潔淨的未來。

總結

微軟與 Plug Power 的合作，象徵著資料中心產業在追求永續發展道路上，邁出了關鍵一步。透過以氫燃料電池取代傳統柴油發電機，微軟不僅展現了其在綠色科技創新方面的領導地位，更為資料中心產業的備用電源系統，提供了更環保、更永續的解決方案。

隨著全球對氣候變遷議題的日益重視，以及各國政府對綠色能源政策的支持力道加大，氫燃料電池技術在資料中心產業的應用，預計將會加速普及。這股綠色能源革命，不僅將有助於降低資料中心產業的碳足跡，更將為地球環境的永續發展，做出積極貢獻。微軟與 Plug Power 的合作，無疑是這場綠色革命中的一個重要里程碑，預示著資料中心產業即將迎來一個更潔淨、更永續的未來。