Datacenter producerar en enorm mängd värme, och några nya exempel på återvinning av den värmen för andra användningsområden har börjat generera surr i USA och Europa. Men experter säger att dessa strategier, även om de är tilltalande, sannolikt inte kommer att bli utbredda inom en snar framtid.
Från att värma hem och växthus till att torka virke, att utveckla sätt att återvinna värmen som produceras av utrustningen inuti datacenter har blivit en framträdande del av hållbarhetskonversationen kring digital infrastruktur, vilket dragit rubriker i stora butiker från The Wall Street Journal till BBC.
Det är lätt att förstå varför, särskilt när allmänheten blir mer medveten om miljöpåverkan av den massiva energianvändning som ligger till grund för våra alltmer digitala liv. Ett datacenter på 100 megawatt omvandlar cirka 90 % av den energin till värme – varför skulle det inte användas, säljas eller ges bort?
Idén om att energi som driver våra digitala liv kan kompenseras av en affärsmodell där datacenter tillhandahåller kolfri uppvärmning av hem eller ström till en rad industriella användningar presenterar en gripbar, intuitiv berättelse.
Men även om spridda exempel på återanvändning av spillvärme har implementerats – mestadels i Europa och vanligtvis under stor fanfar – säger experter att utbredd återanvändning av spillvärme är osannolik inom överskådlig framtid, särskilt i Nordamerika. Detta beror delvis på fysiken: Det sätt som de flesta datacenter släpper ut värme på är svårt att återanvända.
Men även när fysiken fungerar, gör det ofta inte ekonomin.
Nya förändringar i hur datacenter utformas kan göra värmeåtervinning mer ekonomiskt lönsam, och experter förväntar sig att fler exempel på värmeåteranvändning kommer att dyka upp som hållbarhetsinitiativ. Men det finns en allmän enighet om att återvunnen värme inte är på väg att bli en standarddel av drift- eller affärsmodellen för datacenterindustrin.
“Det kommer att finnas mer av det här än det brukade vara”, sa John Sasser, teknisk chef vid Sabey Data Centers, på tal kl. Bisnows National DICE Data Center Management, Operations and Cooling Series tidigare denna månad. “Det kommer inte att finnas överallt.
“Men ekonomin driver allt detta. För de stora datacentren kan man kanske göra något där det är vettigt att exportera värmen, speciellt i stadsmiljö och kanske för vissa industriella användningar. Att tjäna pengar på det är knepigt, och att ha en angränsande anläggning till ditt datacenter som är tillräckligt nära för att dra nytta av den spillvärmen och fortfarande fungerar för säkerheten och fortfarande fungerar för alla andra saker som går in i datacentret är knepigt.”
Ett antal företag som hyllar nya användningsområden för datacentervärme har genererat rubriker under det senaste året. Den här månaden fick ett företag som heter Deep Green omfattande täckning för att använda värme från ett mikrodatacenter för att värma upp en kommunal simbassäng i Storbritannien, ett drag som det säger kommer att spara den lokala regeringen $24K årligen. Den kanadensiska operatören QScale fick också uppmärksamhet i media för att ha använt spillvärme för att värma upp växthus.
Medan föreslagna kommersiella användningar för spillvärme från datacenter har sträckt sig från att odla ål till att torka virke och odla cannabis, är det överlägset vanligaste sättet att återvinna datacentervärme att värma hem.
I hela norra Europa, särskilt i nordiska stater som Norge och Sverige, tillhandahålls hemvärme i tätorter ofta genom ett lokalt kraftverk som tillhandahåller värme genom ett vattenbaserat värmepumpsystem som kallas fjärrvärmeslinga. I städer som Oslo, Stockholm och Helsingfors har regeringar uppmuntrat datacenteroperatörer att mata in sin spillvärme i dessa fjärrvärmeslingor.
Det är en trend som sprider sig till andra europeiska datacenterhubbar. Amazon Web Services kopplade precis upp en datacenter-till-distriktsvärmeslinga i Dublin, medan QTS kopplade ett av sina datacenter till ett värmesystem i den holländska staden Groningen.
Föga överraskande har datacenteroperatörer varit snabba med att presentera dessa ansträngningar, och pressbevakning har ofta presenterat värmeåteranvändning som en potentiell modell för digital infrastruktur där affärsintressen smidigt överensstämmer med hållbarhetsmålen. “A win-win”, enligt en ny Axios-berättelse.
Men verkligheten är mindre uppmuntrande. Experter säger att denna typ av symbios är sällsynt, särskilt utanför Europa.
“Det är ett riktigt intressant koncept, men det finns några hinder på plats”, säger Travis Wright, vice VD för energi och hållbarhet på QTS.
Till att börja med är värme bara en värdefull vara på platser med kallt klimat, och även då finns det bara efterfrågan en del av året. Det finns också det faktum att slutanvändaren av värmen – oavsett om det är ett hem, växthus eller pool – måste vara fysiskt nära datacentret.
I USA och Kanada, där datacenter tenderar att vara längre bort från bostadsområden än i Europa, gör detta att uppvärmning av hemmet i de flesta fall är ännu mindre rimlig, även om kommunerna ville stå för de enorma kostnaderna för att etablera fjärrvärmesystem.
“I USA är saker och ting mycket mer utspridda, och det finns inte en massa datacenter precis intill bostadsområden som använder pumpat vatten för sin värmekälla,” sa Wright. “Det är mestadels elektrifiering för värme och kyla, så behovet av återanvändning finns helt enkelt inte där.”
Men även i städer som Stockholm där datacenter är belägna nära potentiella användare av deras spillvärme och där infrastrukturen är på plats för att göra det möjligt att dela den värmen, sa branschinsiders att dela spillvärme vanligtvis inte är meningsfullt ur ett rent affärsperspektiv.
“De installeras och de fungerar, men när du pratar med de operatörer som har dem – och jag har haft några samtal med operatörer i Norden – är de inte ekonomiska och de tjänar inte pengar på dem,” sa Jay Dietrich, forskningschef för hållbarhet vid Uptime Institute.
Roten till problemet är det faktum att de flesta datacenter inte producerar värme som faktiskt är mycket användbar för tredje part. De allra flesta datacenter kyls med hjälp av cirkulerad luft, vilket innebär att värme lämnar datacentret som varmluft, så kallad lågkvalitativ värme som är både ineffektiv och dyr att fånga upp och överföra till ett fjärrvärmesystem eller för annan användning.
Att konvertera värme i ett luftkylt datacenter kräver en betydande kapitalinvestering för att installera värmeväxlare och annan utrustning för att fånga upp, koncentrera och transportera den där den kan användas för uppvärmning.
Som ett resultat är till och med allmänt använda modeller för värmeåteranvändning, som fjärrvärme, i allmänhet endast genomförbara på platser där statliga subventioner kompenserar för operatörernas merkostnader.
“De incitament som regeringarna ger gör att det kan vara en finansiellt stabil modell, en som faktiskt fungerar”, sa QTS Wright och tillade att lokala subventioner gjorde företagets värmeåteranvändningsprojekt i Nederländerna möjligt. ”De byggde i princip en värmekoncentrationsanläggning så att vi kan leverera denna relativt lågkvalitativa värme. Det koncentreras genom en värmepumpsprocess, sedan kan de leverera det till källor i närheten.”
Och även om distribution av spillvärme ofta inte är ekonomiskt meningsfullt för datacenterleverantörer, beslutar kommuner och andra potentiella konsumenter i allt högre grad att det inte är värt besväret att hämta värme från luftkylda datacenter.
I januari övervägde tyska lagstiftare ett lagförslag som skulle kräva återanvändning av värme från datacenter. Men lagförslaget drogs tillbaka efter att lokala myndigheter bestämt att investeringen som behövdes för att skapa infrastrukturen för att fånga upp värmen gjorde planen ekonomiskt omöjlig.
Trots dessa hinder pekar experter på en trend som kan göra värmeåteranvändning mer lönsam. Datacenter använder i allt större utsträckning vätskekylningssystem, som leder flytande köldmedium till kylplattor som är anslutna till servrar eller i plattor och rör som är integrerade i själva datorutrustningen. I andra fall är specialdesignade servrar helt nedsänkta i ett kylt, icke-ledande köldmedium. Det är en trend som drivs av behovet av att kyla kraftfullare chips för att stödja artificiell intelligens och andra datoruppgifter, och experter säger att det gör värmeåteranvändning mycket mer ekonomiskt.
“Det blir en ganska enkel värmeöverföringsmekanism eftersom du inte behöver koncentrera dig – du bara tar den genom en värmeväxlare,” sade Uptimes Dietrich. – Ekonomin har blivit mycket bättre.
Faktum är att en bredare användning av vätskekylning har drivit en handfull värmeåteranvändningsprojekt i Nordamerika, till stor del fokuserade på att använda spillvärme för växthus och annan jordbruksanvändning. I Wyoming är det lätt att återanvända värme från vätskekylning i främsta rummet i marknadsföringen av Wyoming Hyperscale Whitebox, en föreslagen utveckling som planerar att använda spillvärme för både jordbruk och industriell användning. Quebecs QScale använder också flytande kylning för sitt växthuspartnerskap.
Men även om idén om datacenter som driver kolfri livsmedelsproduktion genom sin spillvärme kan vara tilltalande, säger industriinsiders att sådana satsningar i allmänhet bara är meningsfulla som demonstrationsprojekt eller som hållbarhetsinitiativ. I en bransch som är svältfödd på utvecklingsbar mark skulle alla intilliggande skiften som skulle kunna användas för att torka virke eller odla äpplen nästan säkert vara mer lönsamma eftersom mer datacenterutrymme.
“Det är ett beslut som varje datacenteroperatör måste fatta när de tittar på kringaktiviteter,” sa Dietrich. “Det är samma sak som att ta en del av din mark för att lägga ner en solenergigård: du gör en avvägning mot att ha den tillgänglig för en utbyggnad. För de flesta datacenteroperatörer är det inte en del av din affärsplan.”
