Новая концепция энергоэффективности испытана в Стокгольме: как зарабатывать на охлаждении вашего ЦОДа

14 апреля 2014 г. | Гриб Олександр | Категория: Обсуждаем статью

Шведская компания Бахнхоф знаменита не только удивительным эстетическим дизайном своих ЦОДов, но также имеет шанс изменить восприятие того, что называют «зелеными дата-центрами». Два года назад по инициативе энерго-генерирующей компании Фортум, Бахнхоф запустил пилотный проект на одном из своих ЦОДов, и начал продавать тепловую энергию, выделяемую в результате охлаждения дата-центра для обогрева квартир жителей Стокгольма. 

Пилотный проект оказался настолько успешным, что Фортум планирует привлекать не только владельцев коммерческих ЦОДов, но и другие компании,  - например,   гипермаркеты, в которых установлены крупные системы охлаждения, а значит,   потенциально выделяется существенное количество тепловой энергии. Как говорит руководитель отдела компании Fortum Heat Skandinavia Пер Гулбрандт, участники пилотного проекта предпочитают обогревать квартиры шведов, чем малярийных комаров, намекая на парниковый эффект от глобального потепления на планете: «Когда нам стало известно, что существующие дата-центры в Стокгольме выделяют тепло в количестве, достаточном для обогрева 55 тыс. квартир, мы решили предложить каждому ЦОДу столько денег, сколько нам бы ушло на затраты для обогрева аналогичного количества жилья. Это одна из бизнес-моделей реализации концепции «зеленых» дата-центров, которую пытается внедрить ЕС».  

Компания Бахнхоф утверждает, что за счет продажи выделяемого тепла PUE их дата-центра снижено до уровня 0,6, а по сути, вся электроэнергия, задействованная для охлаждения серверов, потом компенсируется продажей тепла в городскую систему обогрева. При разумном внедрении этой технологии в обозримом будущем до 20% жилого фонда Стокгольма можно перевести на обогрев за счет тепла, выделяемого коммерческими ЦОДами, утверждает Пер Гулбрандт. При этом главный технический директора компании Бахнхоф Густав Берквист рассказывает,  затраты ЦОДов,  хотя изначально и существенны, но должны окупиться за 3-5 лет. Для примера, ЦОД производительностью до одного мегаватта потребует инвестиций в $ 0,25-0,75 млн., но после максимум пяти лет эта инвестиция обернется в чистый доход.  

При этом кардинально меняется представление о том, что такое «зеленый» ЦОД. Если ранее «зеленым» называли ЦОДы, которые имели высокую внутреннюю энергоеффективность, и по возможности использовали возобновляемые источники энергии, то в случае Бахнхоф улавливается и используется также энергия, произведенная ЦОДом, которая раньше просто выбрасывалась в атмосферу. Если эффективность и здравый смысл этого проекта настолько очевидны, то что может препятствовать внедрению этой технологии повсеместно? Обе компании надеются, то в будущем все именно так и произойдет, так как конечные пользователи ЦОДов воспринимают нововведение очень позитивно. Парадоксально, но сдержанно к этой идее относятся именно вендоры - производители оборудования ЦОДов. По мнению Густава Берквиста, не имея собственных технологий, традиционные производители оборудования неохотно воспринимают идею разработок, которые потенциально могут уменьшить их долю рынка. 

С технологической точки зрения, необходимые решения не представляют особых трудностей, и инженеры Бахнхофа наладили технологическое связующее звено между ЦОДом и городской системой отопления быстрее и эффективнее, чем поначалу ожидали. При этом, компания Фортум инвестировала в узлы подключения ЦОДа к городской сети, а Бахнхоф вложил деньги в разработку и внедрение внутренних трубопроводов, насосов и системы управления. Более детальная презентация технических характеристик проекта и обсуждение о его будущем планируется на конференции в Стокгольме 20 мая (DCD Converged 2014). Обе компании настроены оптимистически, и за словами Густава Берквиста, здравый смысл возьмет верх над меркантильными соображениями, поскольку их подход «предлагает устойчивый (sustainable) подход к использованию энергии, вместо того, чтобы качать горячий воздух в атмосферу, что приводит только к усилению парникового эффекта на планете».  Как свидетельствует статистика DCD Intelligence, совокупного тепла всех ЦОДов планеты хватило бы для компенсации годового потребления электроэнергии такого государства как Великобритания  (340 TWh).

http://www.datacenterdynamics.com/conferences/2014/stockholm-2014

Комментарии экспертов

Алексей Солдатов, генеральный директор компании DataPro:

Техническая реализация описываемого решения не представляет сложности. Тепловые насосы известны много десятилетий. Препятствием для реализации в Москве являются тарифы на тепло и электроэнергию и, как ни странно, довольно развитая инфраструктура централизованного отопления в местах, где размещаются ДЦ.

Рассмотрим на примере Москвы. Для промышленного потребителя стоимость 1 МВтч составляет примерно 1000 рублей для тепловой и 3500 - 4000 рублей для электрической энергии. Для преобразования 1 МВтч низкопотенциального тепла ДЦ (максимум 45-50) в тепло, используемое в тепловой сети (90-110), с применением теплового насоса, необходимо примерно 0,25-0,3 МВт·ч. Несложно видеть, что себестоимость полученной таким путем тепловой энергии составляет 1000 рублей. Вряд ли теплоснабжающая компания будет покупать дороже, чем продает сама. Если учесть, что ДЦ несет и капитальные затраты в размере 0,25-0,75 млн. долларов (похоже на правду), то вообще не понятно зачем нужно этим заниматься.

Возможно такая схема имела бы смысл, если бы появились потребители для которых нужно строить новые тепловые сети и котельные (как описано в статье), но обычно ДЦ расположены в районах с довольно развитой инфраструктурой тепловых сетей и недешевая энергия ДЦ не особенно нужна. 

Описываемое решение применяется в ДЦ, но в ограниченном режиме и только в период отсутствия отопления. Тогда можно использовать после преобразования тепло ДЦ для легкого подогрева батарей отопления в ДЦ или приготовления горячей воды для нужд персонала ДЦ, замещая прямое электроотопление (бойлеры, масляные радиаторы). Такое использование тепла экономически выгодно. Но это доли, максимум единицы процента от того, что ДЦ выбрасывает в атмосферу. 

Таким образом, чтобы в условиях Москвы ДЦ стал серьезным источником тепла, нужно редкое сочетание условий.

Юрий Самойлов, генеральный директор DataLine:

Идея, конечно, очень красивая, но, увы, при текущих ценах на теплоэнергию в России выглядит несколько преждевременной.

Мы и сами думаем в этом направлении - в частности, обогрев наших офисов на ул. Боровая частично обеспечивается за счет тепла, выделяемого дата-центром. Благодаря специальному тепловому насосу тепло из системы холодоснабжения ЦОДа используется для нагрева воды в радиаторах отопления и воздуха в приточной вентиляции: таким образом отапливаются офисы. Воздух в ряде инфраструктурных помещений и технических коридоров ЦОД на Боровой и Коровинском обогревается теплом машинных залов через пластинчатые рекуператоры.

Но есть несколько нюансов. ЦОД "сбрасывает" низкопотенциальное тепло. Температура «теплой» воды в системе охлаждения у нас составляет около 12 градусов, и для того, чтобы получить температуру, достаточную для отопления, приходится ставить тепловой насос – холодильную машину, которая забирает тепло у воды в системе холодоснабжения и отдает его воде в системе отопления, нагревая ее примерно до 45 градусов. На перекачку тепла тратится электроэнергия: для перекачки 3 кВт тепловой мощности надо расходовать примерно 1 кВт электрической мощности. Сейчас в Москве тепловая энергия стоит примерно в 4 раза дешевле электричества – понятно, что в этой ситуации использование теплового насоса обходится дороже, чем отопление от тепловых сетей города. Кроме того, типовые теплотехнические решения подразумевают использование воды с температурой от 80°С, поэтому в случае применения стандартного теплового насоса (дающего не больше 45 градусов) приходится ставить увеличенные радиаторы.

Что касается обогрева воздуха от машинных залов через рекуператоры, такое решение не потребляет электричества, но работает только для соседних помещений (тянуть воздуховоды на большое расстояние совершенно нерационально).

В центральном офисе DataLine, расположенном над дата-центром OST на Боровой, пока установлен один тепловой насос. С его помощью образом мы утилизируем до 15% тепла, "сбрасываемого" ЦОДом OST. Этого достаточно, чтобы отапливать 1500 м² офисного пространства (в периоды, когда температура на улице не опускается ниже -15°С, при более сильных морозах приходится догревать воду в электрическом котле). Об окупаемости такого решения говорить сложно, и мы относимся к этому проекту скорее как к эксперименту.

Михаил Луковников, директор дата-центра "ТрастИнфо" (Сервионика, ГК "Ай-Теко"):

Идею отапливать целые города с помощью тепла, выделяемого дата-центрами, в современных реалиях  применить будет сложно. Температура теплоносителя, возвращенного после машинных залов, не слишком высока по сравнению с температурой теплоносителя, используемого в батареях центрального отопления российских многоквартирных домов.

Кроме того, дата-центры располагаются во вне жилых кварталов (это и повышенные потребности ДЦ в энергетике, которых нет в жилых зонах, и требования по режиму безопасности), а передача тепла на расстояния в нашем климате сопровождалась бы дополнительными значительными теплопотерями.

По состоянию на текущий день реалистичным и, в ряде случаев реализованным, выглядит вариант с использованием тепла, выработанного ДЦ, для обогрева помещений или обеспечения работы каких-то объектов или систем в комплексе зданий вокруг дата-центров.

Теги: Бахнхоф, PUE, Пер Гулбрандт