با رشد شتابان مدل‌های هوش مصنوعی و نیاز روزافزون زیرساخت‌های پردازشی به انرژی پایدار، چالش تامین برق داتاسنترها به یکی از گلوگاه‌های اصلی صنعت فناوری تبدیل شده است. استارتاپ «پترا پاور» (Petra Power) با معرفی پیل‌های سوختی اکسید جامد (SOFC)، راهکاری نوآورانه برای حذف فرآیندهای پراتلاف احتراق سنتی و تبدیل مستقیم سوخت به انرژی الکتریکی ارائه داده است؛ فناوری جامعی که هم‌زمان داتاسنترهای پردازش ابری جدید و خودروهای تاکتیکی دفاعی را هدف قرار می‌دهد.
چالش انرژی در عصر هوش مصنوعی و محدودیت‌های سیستم‌های احتراقی
توسعه و استقرار مدل‌های زبانی بزرگ (LLM) و پردازش‌های سنگین هوش مصنوعی، مصرف برق مراکز داده را به سطوح بی‌سابقه‌ای رسانده است. سیستم‌های سنتّی تولید برق که بر پایه سوختن ماده سوختی (مانند گاز طبیعی)، ایجاد گرما، تولید حرکت مکانیکی و در نهایت راه‌اندازی ژنراتورهای الکترومغناطیسی کار می‌کنند، به‌دلیل متعدد بودن مراحل تبدیل انرژی، بازدهی بسیار پایینی دارند و اتلاف حرارتی شدیدی را به همراه می‌آورند.
در این میان، نیاز به زیرساخت‌های برق مستقل از شبکه (Off-Grid) یا سیستم‌های پشتیبان با ابعاد کوچک و بازدهی بالا بسیار ملموس است. شرکت Petra Power که در سال ۱۳۹۶ (۲۰۱۷ میلادی) تاسیس شده، با ارائه نسل جدید پیل‌های سوختی سرامیکی، پلتفرمی توسعه داده است که الکترون‌ها را به‌طور مستقیم از سوخت جدا کرده و برق تولید می‌کند.
مشخصات و ویژگی‌های کلیدی فناوری Petra Power
- تکنولوژی پایه: پیل سوختی اکسید جامد (Solid Oxide Fuel Cell – SOFC) با الکترولیت سرامیکی
- مکانیزم عمل: جداسازی مستقیم الکترون از سوخت (نظیر گاز طبیعی) بدون نیاز به فرآیند احتراق مکانیکی
- حوزه کاربرد اصلی: تامین برق داتاسنترهای زیرساخت ابری (Neoclouds) و توان کمکی (APU) خودروهای دفاعی
- مرحله توسعه: فاز تست و ارزیابی عملیاتی؛ هدف‌گذاری اولین استقرار در ۱۴۰۷ (۲۰۲۸ میلادی) و تولید انبوه در ۱۴۰۸ (۲۰۲۹ میلادی)
- بودجه و قراردادها: جذب نزدیک به ۹ میلیون دلار قرارداد تحقیقاتی و توسعه‌ای از وزارت دفاع ایالات متحده
معماری فنی پیل‌های سوختی اکسید جامد (SOFC) و مزایای عملیاتی
پیل‌های سوختی اکسید جامد ساختار متفاوتی نسبت به ژنراتورهای دیزلی یا توربین‌های گازی دارند. در این تجهیزات، یک ماده سرامیکی سخت به‌عنوان الکترولیت عمل می‌کند. زمانی که سوخت وارد سیستم می‌شود، واکنش‌های الکتروشیمیایی بدون هیچ‌گونه انفجار یا احتراقی رخ می‌دهند. این حذف مراحل متوالی تبدیل «انرژی شیمیایی به حرارتی، حرارتی به مکانیکی و مکانیکی به الکتریکی»، اتلاف انرژی را به حداقل ممکن می‌رساند.
از دیدگاه مهندسی، این رویکرد چند ویژگی منحصر‌به‌فرد به همراه دارد:
- کاهش ابعاد و وزن (Footprint): به دلیل تراکم توان بالا و عدم نیاز به قطعات متحرک سنگین، این تجهیزات بسیار فشرده‌تر از مولدهای متداول هستند.
- کاهش چشمگیر انتشار آلاینده‌ها: عدم وجود احتراق مستقیم باعث می‌شود آلاینده‌های جانبی مانند دی‌اکسید گوگرد و اکسیدهای نیتروژن به‌شدت کاهش یابند.
- صرفه‌جویی اقتصادی در مصرف سوخت: راندمان بالا در تبدیل مستقیم سوخت به برق، هزینه‌های جاری عملیاتی داتاسنترها را به‌طور محسوسی کاهش می‌دهد.
بازار هدف: از نئوکلاودها تا تجهیزات تاکتیکی وزارت دفاع
پترا پاور پلتفرم تجاری خود را بر دو حوزه استراتژیک متمرکز کرده است. بخش اول، تامین انرژی زیرساخت‌های پردازش ابری نوین یا «نئوکلاودها» (Neoclouds) و ارائه‌دهندگان خدمات میزبانی است که زیر هایپراسکلرها قرار می‌گیرند. بر اساس برنامه‌ریزی‌های صورت گرفته، اولین فاز استقرار واقعی این پیل‌ها در داتاسنترها برای سال ۱۴۰۷ (۲۰۲۸ میلادی) پیش‌بینی شده و تولید انبوه آن در سال ۱۴۰۸ (۲۰۲۹ میلادی) عملیاتی خواهد شد.
بخش دوم بازار هدف این شرکت، حوزه صنایع دفاعی و تامین واحد توان کمکی (Auxiliary Power Unit – APU) برای خودروهای زمینی سنگین است. در شرایطی که موتور اصلی خودرو خاموش است، این پیل‌های سوختی می‌توانند برق مورد نیاز سیستم‌های مخابراتی، راداری و الکترونیکی onboard را بدون تولید صدای ناشی از ژنراتورهای دیزلی یا مصرف بی‌پروای سوخت تامین کنند. در حال حاضر، این پلتفرم در مرحله تست‌های ارزیابی فنی وزارت دفاع قرار دارد و حدود ۹ میلیون دلار اعتبار قراردادی به خود اختصاص داده است.
با وجود تیم کوچک ۱۵ نفره، انتخاب این مجموعه در برنامه Startup Battlefield 200 نشان‌دهنده اهمیت بالادستی پلتفرم‌های نوین انرژی در زنجیره تامین فناوری‌های پیشرفته است.
