Холодно, теплее, горячо: как «мусорное» тепло европейских дата-центров использовать для обогрева домов

Дата-центров становится больше с каждым годом. Это не удивительно, поскольку IT-отрасль развивается, разного рода сервисов становится все больше. Данных генерируется огромное количество, а их нужно где-то обрабатывать и хранить.

Но чем больше дата-центров, тем больший объем энергии они потребляют. Соответственно, ЦОДы выделяют все больше тепла, которое чаще всего никак не используется. Поэтому правительства разных стран уже давно пробуют решить проблему «мусорного» тепла и одновременно обогрева жилых домов и разного рода зданий. Сейчас в ЕС решили на законодательном уровне «убить двух зайцев». Подробнее об этом — под катом.

Как и говорилось выше, проблема «мусорного» тепла, которое просто уходит в окружающее пространство, становится все более актуальной. Соответственно, чиновники разных стран пытаются эту проблему решить. Насколько можно понять, активнее всего действуют законодатели ЕС. По данным Wall Street Journal, сейчас в Европе уже на законодательном уровне собираются реализовать проект по обогреву теплом из дата-центров жилых домов и разного рода зданий.

Конечно, проблема вовсе не новая, некоторые корпорации ранее и так изучали возможность использования тепла от дата-центров с целью его использования в благих целях. Но если чиновники начнут активно участвовать в этом процессе, то коммерческие компании могут активизировать собственные усилия в данном направлении.

В ЕС достаточно много дата-центров, принадлежащих разным компаниям. Причем большинство размещаются в достаточно прохладных климатических зонах. Так что и перспективы у такого проекта реальные, главное — рационально использовать возможности дата-центров.

В ближайшем будущем районы городов и целые населенные пункты относительно небольшого размера могут обеспечить теплом дата-центров. Но, к сожалению, пока что неизвестно, кода это произойдет. Но прецеденты уже есть. В частности, за последние пару лет многие компании, чьи ЦОД размещаются в Европе, изучают потенциал использования «мусорного» тепла.

Если говорить в общем, то еще в прошлом году три крупнейшие IT-корпорации мира, включая Amazon, Apple и Microsoft либо уже начали либо заявили о намерении подключить «тепловую инфраструктуру» своих дата-центров к системам централизованного теплоснабжения. В частности, это произошло в Ирландии, Дании и Финляндии. Есть и другие компании, которые реализуют подобные проекты.

Швеция, рыбные фермы и теплицы

Компания EcoDataCenter вместе с WA3RM разрабатывает проект, который позволит использовать остаточное тепло из дата-центров для обогрева рыбных ферм и теплиц в Швеции. Авторы проекта считают, что «мусорное» тепло идеально подходит для развития замкнутых биосистем вроде теплиц.

Проект сначала запустят в виде парочки пилотов, а если все пройдет хорошо, то на базе результатов будет разработан новый стандарт для ЦОД нового поколения. Правда, как этот стандарт будет внедряться, компания пока не сообщает, но вполне возможно, что законодатели ЕС будут способствовать развитию инициативы.

В Швеции достаточно прохладных климат, поэтому опыты с использованием «мусорного» тепла ЦОД проводились и ранее. В частности, недавно команда ученых из нескольких университетов страны реализовала проект по направлению избыточного тепла дата-центра в городе Лулео в систему центрального теплоснабжения.

Ну а поскольку на территории Швеции разместилось около 200 крупных и средних ЦОД, то потенциал этого проекта достаточно велик. Конечно, лишь при условии, что пилотные проекты покажут положительные результаты. На данный момент в стране уже свыше 10% тепла в муниципальной системе — это ресурс, предоставляемый IT-компаниями. Протяженность труб с горячей водой, которые и переносят тепло, превышает 2500 км.

В конце 2020 года Facebook начал работы по расширению европейского дата-центра в городе Оденсе (Дания) на 30 тыс. м². Расширение инфраструктуры обойдется компании приблизительно в 10 млрд датских крон ($1,5 млрд). Как и все ЦОД Facebook, дата-центр в Дании работает на возобновляемой электроэнергии — ветровой.

В новом ЦОД компания добавила систему рекуперации тепловой энергии дата-центра для отопления домов Оденсе. На старте проекта тепло использовалось для обогрева 6900 домов.

Тепло, отведенное от серверов, нагревает воду, которая проходит через систему медных трубок, расположенную на крыше дата-центра. Подогретая вода направляется на тепловой насос местной организации теплоснабжения. Температура внутри “горячих коридоров” машинных залов дата-центра Facebook в Дании ниже, чем у большинства других ЦОД — от 27 до 46°C. В итоге отработанная вода получается теплой, а не горячей, и нуждается в дополнительном подогреве. Поэтому ее направляют в тепловые насосы, где она нагревается до нужной температуры — 60°C.

Этот проект Facebook реализует с датским поставщиком теплоснабжения Fjernvarme Fyn. Тепловые насосы этой компании используются в технологическом процессе перед отправкой по системе центрального отопления Оденсе. Для вторичного обогрева воды будет тратиться в общей сложности 165 000 МВт*ч энергии в год. Тем не менее, это гораздо выгоднее, чем брать холодную воду и нагревать ее.

Сейчас проект расширяется, в ближайшем будущем его авторы планируют обеспечить теплом от дата-центров свыше 11 000 домохозяйств.

Кроме того, в этой стране местные власти настаивают на том, чтобы Apple, владелец одного из крупнейших дата-центров в стране, подключила систему теплоснабжения к местной сети. Apple уже заявила, что работает с местными властями в этом направлении, так что в скором времени должны быть понятны результаты пилота.

Представитель Дании в ЕС Нильс Фульсанг заявил, что если все получится, то счета за электроэнергию будут меньше, чем обычно. Местные жители получат больше тепла.

Эта страна впереди планеты всей в плане использования тепловой энергии дата-центров. Она обязует все больше крупных потребителей электроэнергии искать способы утилизации выделяемого тепла. К числу таких потребителей относятся компании с суммарной мощностью >20 МВт, которые в качестве топлива используют газ, масло, отходы.

Компании уже участвуют в этой программе. Например, крупнейший в стране дата-центр DigiPlex в Осло направляет часть излишнего тепла для обогрева жилых домов.

В этой стране сейчас проводится интересный пилотный проект, который ставит своей целью не только обогрев домов, но и использование тепла, выделяемого вычислительными системами для приготовления еды. Правда, пилот небольшой, но достаточно интересный.

Так, тепло, выделяемое вычислительными кластерами Qarnot Obx, использовали для готовки ужина. Продукты, которые запечатали в вакуумированную упаковку, приготовили в специальной емкости с горячей водой. Температура поддерживалась на уровне +55 °C. Казалось бы, не так много, но в этом случае можно готовить с использованием французской кулинарной «технологии», которая называется sous vide. Время готовки в этом случае увеличивается, но результат, судя по отзывам участников проекта, неплох.

Дата-центры — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:

→ Ныряем в готовые кластеры Kubernetes с Deckhouse и werf
→ Копирайтеры больше не нужны? Просим новую нейросеть Notion AI написать про Python
→ Укрепление Nginx с помощью Fail2ban: тестируем и оцениваем «профит»

Эта же компания использует «мусорное» тепло и для обогрева жилых и коммерческих зданий. По словам технического директора компании, ее решения дают возможность снизить энергозатраты на отопление примерно на 65%.

Компания Qarnot Computing размещает свои серверы в домах местных жителей. Клиенты компании получают вычислительные мощности для своих проектов, а местные жители — тепло, выделяемое серверами. Конструкция северов необычная, из них формируют радиаторы, внутри которых располагается аппаратное обеспечение. Каким образом все это обслуживается в случае поломки — не совсем ясно, но, вероятно, у компании есть отлаженная схема работы.

В этой стране тоже достаточно много дата-центров. Недавно местные жители начали требовать от владельцев дата-центров, чтобы они обеспечивали потребность в тепле, хотя бы частично, в холодное время года.

В этом году запрос был решен положительно, так что сейчас развивается система отопления на «мусорном» тепле ЦОДов. К слову, в Нидерландах работает один из крупнейших дата-центров Facebook, который занимает участок земли площадью в 166 гектар. Энергопотребление объекта, согласно расчетам, очень высокое — около 1380 ГВт·ч энергии в год. Это в два раза больше, чем потребляют жители муниципалитета, где располагается объект, вместе с локальным бизнесом.

В целом, сейчас все больше внимания чиновников, частного бизнеса и общественности привлекают дата-центры, которые потребляют огромные объемы энергии. Вероятно, в ближайшем будущем мы услышим и о других проектах по использованию «мусорного» тепла в ЕС и других странах. Возможно, вы знаете о других проектах подобного рода? Если да, расскажите о них в комментариях.