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      “信息電池”能否防止可再生能源浪費如此多的能源?

      發布日期:2022-02-08

      核心提示:如果您對可再生能源有所了解,您可能聽說過它的間歇性問題:太陽并不總是照耀,風也不總是在吹,因此可再生能源生產不能提供化石
       如果您對可再生能源有所了解,您可能聽說過它的間歇性問題:太陽并不總是照耀,風也不總是在吹,因此可再生能源生產不能提供化石能源的那種持續發電燃料或核能。

      還有可再生能源生產過剩的問題,這可能會威脅到電網中的電涌,多余的能源基本上必須從電網中排出,浪費了它的潛在用途。

      盡管近年來電池技術取得了長足的進步,但我們還沒有達到大規模儲能的可能。在那之前,可再生能源的間歇性問題阻礙了廣泛采用。

      這就是南加州大學的研究人員正試圖用一種新穎的解決方案來解決的挑戰:信息電池。

      信息什么的?

      如果你仔細想想,信息電池的想法并不奇怪。我們試圖解決的問題是使可再生能源更加穩定地生產。我們生產能源的全部原因是將其轉化為某種實際工作,無論是驅動汽車的發動機、運行您家的空調系統還是為 Google 數據中心供電。

      雖然為所有這些提供可再生能源的長期解決方案是傳統的電池技術,但我們可以采取一些措施來加快速度。這就是信息電池發揮作用的地方。

      南加州大學維特比學院計算機科學助理教授Barath Raghavan 說: “按照目前的情況,五年后,加州每年浪費的可再生能源量將相當于洛杉磯每年使用的電力量。”工程。

      為多余的能源找到生產性用途可能會大大有助于平衡低發電量期間對可再生能源的電力需求。這個想法是有效地將能源使用從生產不足的時期向前推進到生產過剩的時期,并將該工作的結果存儲起來供以后使用。

      你不能用汽車或空調來做到這一點,但你可以通過數據處理來做到這一點,這就是信息電池概念的用武之地。

      存儲可再生能源的能源很困難,但存儲數據卻非常容易,因此與其存儲數據中心可能在夜間使用的太陽能電池板的能源,不如讓數據中心在生產過剩期間執行可預測的計算。然后,數據中心可以存儲這些結果,直到以后需要它們,這是一項耗能少得多的操作。

      “我們觀察到,如果我們能夠預測未來可能發生的計算,我們現在就可以在有可用能量的情況下進行這些計算,并存儲現在已經包含能量的結果,”拉加萬說。

      你怎么能提前預測計算工作?

      Raghavan 和 Jennifer Switzer 是信息電池理念的關鍵特征之一。加州大學圣地亞哥分校的一名學生在最近發表在ACM 能源信息學評論上的一篇論文中描述,很多計算工作是事先知道的。

      “想象一個大型計算任務就像一個大拼圖游戲,每一塊都是計算的一部分,”拉格萬本周告訴 TechRadar。“如果你提前知道所有的計算將是什么,你可以一次完成所有任務——一個拼圖。但通常你不知道 100% 的未來任務是什么。所以你可以想象碎片化將大量計算分解為許多較小的拼圖。

      “雖然不是所有的都可以提前完成,但很多都可以。所以只需要實時完成一小部分(少數不可預計算的小部分),其余部分利用推測執行的計算部分。”

      更重要的是,其中許多計算可能可重復用于不同的應用程序或計算,因此重復的實時計算工作所節省的能源可以真正開始增加。

      存儲所有這些數據不會耗費能源嗎?

      是的,但幾乎沒有相同的規模。

      要讀取、寫入或以其他方式與信息電池交互,您顯然需要消耗能量。但是對于長期存儲,一旦將數據寫入電池并對其進行索引以使其易于訪問,與實時重新計算相同數據所需的能量相比,使用它的能源成本是微不足道的。

      “這取決于存儲介質和計算類型,但總的來說,我們所說的效率要高得多,”Raghavan 告訴我們。

      “作為一個非常粗略的計算(非常接近信封),一個高端服務器硬盤的內含能量約為 2 GJ,這比智能手機多一點,在 1 kJ/MB 的穩態,此處的 MB 是輸出數據(將具有計算的隱含能量)。

      “它的運行功耗很小——大約 4W。”

      節省的能源是否足以彌補可再生能源的間歇性問題?考慮到運行世界上的計算機所需的能量正在以快速加速的速度增長,光靠它自己可能還不夠。但在我們真正談論生產更多能源之前,確保我們充分利用我們生產的能源是朝著正確方向邁出的重要一步。


       
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