Om du vet något om förnybar energi har du förmodligen hört talas om dess intermittensproblem: solen skiner inte alltid och vinden blåser inte alltid, så att producera kraft från förnybar energi fungerar inte. den typen av non-stop energiproduktion från fossila bränslen. . oxidationsmedel eller kärnenergi.
Det finns också baksidan av överproduktionen av förnybar energi, som kan hota ökningar av det elektriska internet, och överskottskraft måste i huvudsak dräneras från nätet, vilket förstör dess potentiella nytta.
Även om batteritekniken har gått framåt på senare tid är vi inte vid den punkt där storskalig energilagring är möjlig. Tills dess hindrar de oregelbundna nackdelarna med förnybara energikällor att de används i stor utsträckning.
Det här är utmaningen som forskare vid University of Southern California försöker lösa med en innovativ lösning: databatterier.
Information vad?
Idén med ett informationsbatteri är inte så konstigt om man tänker efter. Problemet vi försöker lösa är att göra förnybar energi mer konsekvent produktiv. Det enda skälet till att vi genererar ström är att göra det till någon form av praktiskt arbete, oavsett om det är att köra en bilmotor, driva ditt hems luftkonditioneringssystem eller att driva ett Google-datacenter.
Även om den långsiktiga lösningen för att ge förnybar energi till alla är traditionell batteriteknik, finns det steg vi kan vidta för att påskynda saker och ting. Det är här batterierna av information kommer in i bilden.
"Så som saker går, om 5 år kommer mängden förnybar energi som slösas bort i Kalifornien från år till år att motsvara mängden energi som används från år till år i staden Los Angeles", säger Barath Raghavan, en lärare i datavetenskap vid Viterbi School of USC. . Teknik.
Att hitta produktiv användning av överskottsenergi skulle kunna kompensera de energikrav som ställs på förnybara energikällor under perioder med låg elproduktion. Tanken är att effektivt flytta denna energiförbrukning från perioder av underproduktion till perioder av överproduktion och spara resultatet av detta arbete för nästa användning.
Du kan inte riktigt göra det här med ett fordon eller en luftkonditionering, men det kan du med databehandling, där databatteritiden spelar in.
Att lagra ström från förnybara energikällor är svårt nog, men att spara data är imponerande enkelt, så istället för att spara ström från en solpanel som ett datacenter kan använda på natten, be datacentret att utföra förutsägbara beräkningar på ögonblick av överskott. Datacentret kan sedan spara dessa resultat tills de behövs senare, vilket är en mycket mindre energikrävande operation.
"Vi har funnit att om vi kan förutse möjliga beräkningar som kan hända i framtiden, kan vi utföra dessa beräkningar nu, så länge det finns fri energi, och spara resultaten, som nu har förkroppsligad energi," sa Raghavan.
Hur skulle du kunna planera IT-arbetet i förväg?
En av de viktigaste särdragen med informationsbatteriidén, som Raghavan och Jennifer Switzer, doktorand vid University of California, San Diego, beskriver i en nyligen publicerad artikel publicerad i ACM Energy Informatics Review, är att mycket beräkningsarbete är veta i förväg.
"Föreställ dig en enorm beräkningsuppgift som ser ut som ett enormt pussel, där varje bit är en beräkningsbit," sa Raghavan till TheComparison denna vecka. "Du skulle kunna göra allt på en gång, ett pussel i en bit, om du i förväg vet vad varje beräkning kommer att bli. Men ofta vet du inte till XNUMX% vad en framtida uppgift kommer att bli. Du kan tänk dig att dela upp en stor beräkning i flera mindre pusselbitar.
"Även om du inte kan göra allt i förväg, kan du göra mycket. Följaktligen behöver bara en liten mängd göras i realtid (de få små delarna som inte var förberäknade), resten utnyttjar spekulativt exekverade beräknade mynt. "
Många av dessa beräkningar kommer sannolikt också att kunna återanvändas för olika applikationer eller beräkningar, så energibesparingarna från repetitivt realtidsberäkningsarbete kan verkligen börja öka.
Kostar det inte energi att spara all denna data?
Ja, men inte i exakt samma skala.
För att läsa, skriva eller på annat sätt interagera med informationsbatteriet behöver du uppenbarligen förbruka energi. Men med långtidslagring, när informationen väl har skrivits till batteriet och indexerats för att göra den lättillgänglig, är energikostnaden för att driva den minimal jämfört med den energi som krävs för att räkna om dessa data över tid.
"Det beror på lagringsmediet och typen av datoranvändning, men vi pratar mycket, mycket mer effektivt i allmänhet," berättade Raghavan för oss.
"Som en mycket grov uppskattning (långt från kuvertet), har en avancerad serverhårddisk en inbyggd energi på cirka två GJ, vilket är ganska lite mer än en smartphone och skulle motsvara cirka 1 kJ/MB i steady state , och MB här är utdata (som kommer att ha beräkningens inneboende energi).
"Dess strömförbrukning är låg, cirka fyra W."
Skulle denna energibesparing vara tillräcklig för att lösa besväret med intermittent förnybar energi? Det kanske inte räcker i sig, eftersom mängden ström som krävs för att driva planetens datorer ökar i snabb takt. Men innan vi verkligen kan prata om att generera mer energi är det ett viktigt steg i rätt riktning att se till att vi fullt ut använder den energi som vi genererar.