Nowe wyzwania energetyczne centrów danych
Rosnące zapotrzebowanie na moc obliczeniową, rozwój sztucznej inteligencji i chmury obliczeniowej powodują, iż centra danych zużywają coraz większe ilości energii elektrycznej. Szczególnie istotnym elementem bilansu energetycznego tych obiektów są systemy chłodzenia, które odpowiadają za znaczącą część zużycia prądu.
Analiza NLR: RTES jako alternatywa dla tradycyjnych systemów chłodzenia
Zespół badaczy z amerykańskiego National Laboratory of the Rockies (NLR), wcześniej znanego jako NREL, opublikował w czasopiśmie „Applied Energy” analizę techniczno-ekonomiczną systemu chłodzenia opartego na podziemnym magazynowaniu energii cieplnej (RTES – Reservoir Thermal Energy Storage). Autorami badania są Hyunjun Oh, David Sickinger i Diana Acero-Allard.
Jak działa RTES?
RTES wykorzystuje okresy niskich temperatur zewnętrznych oraz tańszą energię elektryczną poza szczytem do schładzania wody, która następnie jest magazynowana pod ziemią. W czasie upałów zimna woda jest pompowana na powierzchnię i odbiera ciepło z instalacji centrum danych, po czym – już ogrzana – wraca do innego podziemnego zbiornika, czekając na kolejne ładowanie podczas chłodniejszych dni lub nocy.
Typowo odwierty do RTES mają głębokość do 1 km i wykorzystują słone lub zasolone warstwy wodonośne, które są naturalnie izolowane przez otaczające skały. Dzięki temu możliwe jest długoterminowe magazynowanie energii cieplnej.
Wyniki badania: efektywność i oszczędności
W ramach analizy przeprowadzono symulację dwóch scenariuszy RTES, zakładających cztery odwierty na głębokość 275 metrów, oraz porównano je z konwencjonalnym systemem chłodzenia opartym na suchych chłodnicach i sprężarkowych agregatach chłodniczych.
- System RTES osiągnął współczynnik efektywności (COP) na poziomie 16,5 podczas letnich szczytów, podczas gdy tradycyjne chillery uzyskały COP 2,4.
- Poziomowy koszt chłodzenia (LCOC) spadł z 15 USD/MWh (chillery) do 5 USD/MWh (RTES).
„Zużycie energii elektrycznej przez tradycyjne systemy chłodzenia jest znaczące, zwłaszcza latem, podczas gdy system RTES znacząco je obniża, oferując innowacyjną i ulepszoną metodę chłodzenia centrów danych.”
– Hyunjun Oh, inżynier geotermalny, NLR
Szerszy kontekst i dalsze badania
Badanie zostało sfinansowane przez amerykański Departament Energii (DOE) i jest częścią większego projektu, obejmującego także Lawrence Berkeley National Laboratory oraz Idaho National Laboratory. Analizowano nie tylko centrum obliczeniowe o mocy 5 MW w Kolorado, ale również 30 MW farmę kryptowalutową w Teksasie oraz 70 MW centrum danych w Wirginii.
RTES pozwala nie tylko ograniczyć zużycie energii, ale także zmniejsza zapotrzebowanie na wodę, co jest istotne w kontekście ochrony zasobów naturalnych. realizowane są dalsze badania nad optymalizacją wykorzystania energii poza szczytem oraz integracją RTES z innymi technologiami magazynowania energii cieplnej.
Współpraca naukowa
Zespół NLR współpracuje z naukowcami z University of Chicago, Princeton University oraz Lawrence Berkeley National Laboratory, aby lepiej zrozumieć, które systemy magazynowania energii cieplnej najlepiej sprawdzają się w różnych warunkach geologicznych.
Źródło: NREL
