Dit artikel maakt deel uit van een speciale editie voor VB. Lees hier de volledige serie: slimme duurzaamheid.
In 1984 stond het wereldwijde internetverkeer op het punt van 15 GB per maand. Vandaag is het aantal even hogerDankzij de komst van mobiele apparaten en digitale diensten die bijna 5 miljard mensen naar het internet hebben gebracht.
Naarmate meer van de wereldbevolking verbinding maakt, zal het Internet Protocol (IP)-verkeer toenemen, waardoor het gebruik van datacenters – waar het meeste verkeer en big data in de wereld doorheen gaat – evenals de elektriciteit die nodig is om het te laten werken (voornamelijk geproduceerd in kolencentrales).
volgens Internationaal Energie Agentschap (International Energy Agency), verbruiken wereldwijde datacenters al ongeveer 200-250 TWh elektriciteit, wat bijdraagt aan 0,3% van de wereldwijde uitstoot van kooldioxide per jaar. Dit is meer dan het nationale energieverbruik in sommige landen en ongeveer 1% van de wereldwijde elektriciteitsvraag. Tegen 2025, met de toename van IP-verkeer en big data, zullen deze datafabrieken naar verwachting een vijfde van de wereldstroomvoorziening verbruiken, waardoor het probleem erger wordt.
“Het grootste deel van de stroomvraag komt van servers die gegevens verwerken, maar die op hun beurt warmte produceren en koeling nodig hebben”, vertelde Michael Stropolis, directeur bedrijfsontwikkeling voor digitale infrastructuur bij Danfoss, aan VentureBeat. “Deze koeling vereist ook veel energie en genereert veel overtollige warmte – het meeste wordt momenteel in de omgeving gebracht”,
Deze warmte, die momenteel wordt afgevoerd naar de atmosfeer, is de verborgen gouden kans om energie-efficiëntie en decarbonisatie te stimuleren datacenters.
warmteherstel
Momenteel spannen de meeste organisaties zich in om de toegenomen data- en elektriciteitsbelasting te compenseren door verouderde datacenters te vervangen door ultrabreedband, computerprocessen te vereenvoudigen, low-GWP-koelers te gebruiken en over te schakelen op energiebesparende maatregelen zoals het veranderen van de snelheid van Motoren die ventilatoren, waterpompen of koelcompressoren aandrijven.
Google beweert bijvoorbeeld dat zijn acties de gemiddelde energie-efficiëntie (PUE) hebben verlaagd – het totale datacentervermogen gedeeld door energie Alleen gebruikt voor computergebruik – voor al zijn datacenters tot 1.12, wat heel dicht bij de ideale 1.0 ligt.
“Als het datacenter een PUE van 1,0 heeft, betekent dit dat de IT-apparatuur (ITE) 100% van de energie gebruikt en dat niets ervan wordt verspild in de vorm van warmte… 1,8 watt die naar het datacenter gaat, “legde hij uit. Stropolis dat het gebouw, 1 watt voor de voeding van de IHO en 0,8 watt elders wordt verbruikt omdat niets anders dan IHO-energie wordt afgewezen in de vorm van warmte buiten het gebouw.
Met warmte die als “afval” wordt beschouwd, kunnen organisaties elders aan de elektriciteitsbehoefte voldoen, misschien op een nabijgelegen locatie.
Naast bovengenoemde maatregelen kunnen bedrijven warmte die uit hun datacenters komt afvangen en vervolgens omzetten in stoom of elektrische energie voor gebruik in andere bronnen. Als de temperatuur daalt, kunnen ze een warmtepomp gebruiken om de niveaus te verhogen tot 60°C of hoger om aan de eisen te voldoen.
“Hergebruik van warmte van gegevensverwerking in datacenters vereist technologie zoals warmteterugwinningseenheden en krachttransmissiestations om deze energie op te vangen en te distribueren naar consumenten die deze warmte nodig hebben voor hun industriële of commerciële activiteiten of gewoon voor comfortabele verwarming”, aldus Stropolis.
Mogelijke toepassingen
Warmte uit een datacenter kan voor talloze toepassingen worden gebruikt, van zoiets eenvoudigs als het onderhouden van zwembaden en wasserijen tot verticale landbouw of het voldoen aan de warmtebehoefte van een ziekenhuis.
“De warmte die door datacenters wordt geproduceerd, kan fungeren als een nieuwe bron voor een stroomvoorziening, een geïntegreerde verwarmingsbron of als een bron voor een stoomsysteem dat deel uitmaakt van lokale energiesystemen (die warmte verzamelen en genereren voor verspreiding naar de nabijgelegen campus of de hele gemeente)”, zegt Baruch Labonsky, voorzitter van RankSecure.). Er zijn meer dan 940 energiesystemen in regio’s in de Verenigde Staten, dus ze zijn allemaal geschikt voor een nieuwe stroombron zoals datacenterverwarming. Dit kan veel lokale gemeenschappen helpen de energiekosten te verlagen en te voorzien in extra energiebehoeften naarmate de stad groeit zonder een grote voetafdruk op het milieu achter te laten.”
Voor enig perspectief, een in de buurt Het witboek merkt op dat meer dan 13 miljard kilowattuur elektriciteit is omgezet in warmte in Duitse datacenters en is vrijgegeven zonder gebruik te maken van het milieu.
Dit had, indien hergebruikt, in de energiebehoefte van Berlijn kunnen voorzien.
Hoe gebruiken organisaties een thermisch datacenter?
Hoewel de mogelijkheden eindeloos zijn, houden toonaangevende bedrijven hun inspanningen voor warmteterugwinning gericht op specifieke gebieden, zoals het verwarmen van huizen of kantoorgebouwen.
Facebook En H&M hergebruiken allebei de warmte van hun datacenters om duizenden huizen en appartementen in de buurt in Denemarken te verwarmen. AmazoneOndertussen bouwde hij een energiebesparende opstelling in Hoofdkwartier in Seattle.
“Het heeft een indoor stroom- en watersysteem ontwikkeld met behulp van zijn eigen campus en een aangrenzend gebouw met een datacenter”, legt Labonsky uit. “Het hoofdkantoor krijgt de restwarmte die het datacenter produceert. Het beweegt ondergronds en verwarmt het water dat naar de campus wordt gestuurd… en levert warm water voor het hele Amazon-hoofdkantoor, waaronder veel hoogbouw en het congrescentrum. Wanneer de water koelt, het wordt teruggestuurd. Anderen worden naar het datacenter gestuurd om computers en data koel te houden voordat de cyclus opnieuw begint.”
Evenzo is Danfoss van plan om de overtollige warmte van zijn datacenters te gebruiken om 25% van de totale warmte te leveren die het hoofdkantoor nodig heeft.
investeringen en winsten
Hoewel het terugwinnen en gebruiken van warmte het energieverbruik elders kan belemmeren, stuit het project op enkele hindernissen.
Ten eerste heeft de warmte de neiging niet goed over te dragen, waardoor de verbruiker van de opgevangen warmte zich dicht bij het brondatacenter moet bevinden. Ten tweede gaat de infrastructuur voor warmtehergebruik gepaard met hoge initiële investeringen. Labunski schat dat verbeteringen aan het datacenter, zoals hergebruik van warmte, $ 520 tot $ 900 per bruto vierkante meter kosten en de ontwikkelingskosten van de faciliteit ongeveer zouden kunnen verdubbelen.
Maar als de gedane investering eenmaal voorbij is, kan een datacenter dat warmte hergebruikt ook een winstmotor voor het bedrijf worden.
“Door restwarmte op te vangen en te hergebruiken voor aangrenzende gebouwen, kunt u aanzienlijke winsten behalen. Denk aan de kosten van het verwarmen van een gebouw vanaf nul. Datacenters, met 24/7 werking en een constante stroom van warmte, zijn klaar om te dienen als een realistische , zeer consistente ‘generator’ Als deze paradigmaverschuiving eenmaal is doorgevoerd, kan het concept zichzelf terugbetalen en snel een winstcentrum worden op basis van recente demonstratieprojecten,” voegde Stropolis eraan toe.