Симбиоз с газовыми терминалами — инновация для ЦОДов

29 января 2014 г. | Цодиков Евгений | Категория: Обсуждаем статью

Американская компания TeraCool придумала новую технологию, которая может повлиять на строительство дата-центров и стать причиной их размещения рядом со станциями СПГ (сжиженного природного газа).

Ближе к источнику

Сейчас ЦОДы размещают в пещерах, на вершине здания и в середине пустыни, но не рядом с производством сжиженного природного газа. Инновационная компания из Массачусетса TeraCool считает, что растущая обеспокоенность по поводу экологии и затрат на энергоресурсы может привести к взаимовыгодному сотрудничеству рынков газа и центров обработки данных.

Эксперты компании TeraCool говорят, что основой технологического симбиоза послужит процесс испарения во время нагревания, которое возникает при преобразовании криогенного газа из жидкого состояния в газообразное после перевозки. Исследователи считают, что необходимо использовать энергию этого процесса для снабжения сети и охлаждения центров обработки данных.

Президент TeraCool Боб Шаттен рассказывает о технологии, которую разработала его компания и которая позволяет запустить этот процесс с минимальным риском. «Концепция взаимовыгодного использования отходов известна как «промышленная экология, — поясняет Шаттен. — Каждый терминал Liquified Natural Gas (LNG) холоднее, чем в Арктике, независимо от того, в какой точке мира он находится. И мы считаем, что дата-центры смогут использовать избыток холода, который обычно пропадает впустую в процессе испарения».

СПГ-контейнеры наполнены сжиженным природным газом, который охлаждают до -260 °F ( -162 °C) для транспортировки. Газ в жидкой форме уменьшается в объеме в 600 раз, что позволяет экономично использовать транспорт для отдаленных поставок. На приемном терминале его регазифицируют: СПГ нагревают до температуры окружающей среды, и газ распределяют для домашнего использования.

«Мы хотим использовать этот холод для охлаждения центра обработки данных, — говорит Шаттен. — В то же время дата-центры могут поставлять выделяемое оборудованием тепло для процесса испарения в терминалы СПГ для подогрева контейнеров и подачи газа в трубопроводы. Благодаря этому предприятие СПГ повысит эффективность и сократит вредные выбросы. Мы сможем генерировать электроэнергию, когда проведем процесс обмена тепла и холода». Шаттен подчеркивает, что при этом не нужно менять конструкцию дата-центра. Следует только организовать внешний процесс этого обмена, поставить хладагент и подключить электричество.

 Шаттен поясняет, что процесс теплообмена, разработанного в TeraCool, подразумевает передачу холода из терминала СПГ и тепла из центра обработки данных через теплообменники, расположенные между установками. Масштабы существующих терминалов СПГ позволят организовать процесс для охлаждения даже больших площадок. В компании TeraCool изучили бизнес-кейсы разных вариантов применения этой концепции в ИТ. Исследование показало, что большинство терминалов СПГ способно обеспечить охлаждение площадки вплоть до мощности 90 МВт.

ЦОД не должен быть расположен в непосредственной близи от терминала СПГ. По мнению Шаттена, минимальное расстояние должно составлять от 1 до 2 км, но он заверил, что для жестко регулируемой отрасли СПГ это условие не имеет большого значения. Крупных инцидентов на терминалах СПГ не зарегистрировано в течение последних 70 лет.

В чем суть концепции?

Теплообмен охлаждающего контура Teracool эффективен на 90 %, по заверениям Шаттена. Холодные и горячие жидкости и газы передаются по трубам, которые проходят через насосы и радиаторы по различным точкам. Охлажденная вода или гликоль доставляется в дата-центр при температуре +18,3 °С (65 °F) и, подогреваясь, снова возвращается на терминал СПГ.

С помощью двух хладагентов можно увеличить дистанцию и снизить затраты на трубопровод, потому что для жидкости потребуется меньший диаметр труб, чем для пара.

Когда жидкий хладагент становится газом, он расширяется в 600 раз, и именно этот процесс может быть использован, чтобы привести в движение турбину и выработать 10 МВт. Это будет чистая электроэнергия, из-за того, что при ее производстве не используется принцип внутреннего сгорания (см. схему).

Терминалы СПГ расположены по всему миру, и с новыми открытиями месторождений природного газа их количество растет. Но Шаттен считает, что такая технология лучше всего подходит для тех рынков, где стоимость электроэнергии велика, температура окружающей среды высокая и есть серьезные ограничения для объема выбросов предприятий в окружающую среду.

Идея изначально возникла, когда в городе Эверетт штата Массачусетс, где работает компания TeraCool, терминалу СПГ не хватало электроэнергии. И президент TeraCool Боб Шаттен увидел возможность взаимовыгодного обмена с ЦОДом. Сейчас массачусетский терминал СПН ищет центр обработки данных для сотрудничества.

Шаттен считает, что Азиатско-Тихоокеанский регион и Южная Европа имеют еще больший потенциал для взаимовыгодного объединения дата-центров и терминалов из-за большого количества сжиженного природного газа, поставляемого в Сингапур, Тайвань, Южную Корею, Индию и особенно Японию, которая имеет наибольшее количество терминалов СПГ в мире.

В ряде других отраслей уже подхватили идею взаимообмена жарой-холодом с терминалами СПГ, равно как и развития корпоративных дата-центров. TeraCool проводит переговоры с поставщиками СПГ во Франции.

Источник: DataDynamics

Комментарии экспертов:

Алексей Морозов, начальник отдела продаж систем центрального кондиционирования и вентиляции ООО «Трейд Групп»

По моему мнению, идея неплохая, и ее реализация не представляет сложности в условиях США. Но в России она маловыполнима, так как станций СПГ у нас очень мало.

Это связано с тем, что в нашей стране по всей ее территории существует широкая сеть газопроводов, и поставка газа к потребителю идет не через баллоны, как в США, а по трубам.

Также хочется обратить внимание на заявление американских коллег о том, что применение данной технологии оптимально в теплых странах.

 Михаил Балкаров, технический эксперт ENPL HPAC, Emerson Network Power

С технической точки зрения, получать бесплатную энергию можно огромным количеством способов… Одна из проблем современного бума «зеленых технологий», и не только применительно к ЦОДам, состоит в том, что подавляющая большинство из них на самом деле тратит больше энергии и загрязняет среду значительно сильнее, чем классические. Взять, к примеру, установки на солнечные батареях. Электричество тратится в Китае, опасные загрязнения производства выбрасываются там же.

Тем приятнее встретить обратный пример. В предлагаемом проекте оба решения являются весьма эффективными и рациональными, поскольку разница температур между получаемой водой и исходным газом весьма велика, а процесс теплосъема и процесс генерации энергии достаточно эффективны, то есть реализуются на относительно дешевых и малогабаритных устройствах.

По моему мнению, вообще привязка ЦОД непосредственно к мощным объектам энергетики — решение рациональное, даже если не использовать продвинутые решения по экономии. Любые генерирующие мощности — это уже высокая отказоустойчивость, избыток энергии и наличие мощной системы охлаждения.

Федор Ешмяев, директор департамента технического пресейла компании RadiusGroup

Индустрия энергетики в теплых странах базируется на использовании сжиженного газа. Особенно это удобно для стран, которые не имеют собственных газовых ресурсов или берегут их. Такие страны обычно закупают газ пропан. Например, покупают у нас газ на шельфе Сахалина, везут в баллонах и уже на месте его используют. Это практикуется не только в Америке, но и в Таиланде, в Средней Азии и многих других регионах.

В России же очень редко используется магистральный сжиженный газ. Поэтому использование станций СПГ для получения холода в нашей стране маловероято. В статье, кстати, четко указано, что эта технология нацелена на Юго-Восточную Азию. Но я бы не сказал, что даже там эту технологию стоит применять.

Ведь в чем смысл предлагаемого решения? Перед тем как употребить сжиженный газ, его испаряют. В процессе испарения есть возможность снимать холод: когда газ испаряется, он забирает очень много тепловой энергии. Вот эту энергию расширения газа и предлагается использовать. Для страны, добывающей газ, я не вижу смысла заниматься таким преобразованием: сначала сжижать, потом перевозить газ в баллонах и затем его расширять для получения холода. Когда мы его сжижаем — тратим энергию. А получить ее обратно могут только страны — потребители сжиженного газа.

В тех странах, которые покупают газ в сжиженном виде, есть смысл экономить энергию — то есть использовать ее, чтобы она не пропадала. В этих странах идея строить ЦОДы возле таких газоперекачивающих и ретранслирующих станций, на первый взгляд, кажется здравой. Но не в нашей стране, где эти станции работают в обратную сторону — для закачки газа на танкеры, а не слива газа с танкеров.

Но есть и другое соображение: если ЦОД должен соответствовать требованиям Tier и обеспечивать определенную степень надежности, то придется позаботиться и о том, чтобы получать этот газ на охлаждение от двух независимых источников. Значит, это хранилище придется разделить пополам, потому что если на единственном хранилище случится авария, то это единая точка отказа, которая грозит остановкой ЦОДа. Таким образом, холод надо получать с двух независимых хранилищ. А строить два хранилища рядом — дорого, а потому и нет смысла.

К тому же, газ может поступать неравномерно. Танкер сегодня пришел, а завтра не пришел. Шторм, напряжение в международных отношениях, да мало ли что! Газ закончился, — а центр обработки данных останавливаться не должен. То есть существует риск нарушения требования бесперебойной работы ЦОДа.

И еще. Двухкилометровая зона вокруг газопровода считается зоной повышенной опасности. Поэтому размещение ЦОДа в зоне хранилища означает его размещение в районе повышенной опасности. А территория, где находится газохранилище со сжиженным газом, — вообще сверхопасна! Ведь в такой ЦОД нужно будет заводить высоковольтное напряжение, большие коммутируемые электрические мощности… Трудно даже представить, как туда заводить десятикиловольтный ввод, в то время как это зона категории А. Значит, нужны пакетные десятикиловольтные переключатели, которые заточены под категорию А, во взрывозащищенном исполнении — а это соответствующие деньги…

В таком случае ЦОД надо будет зарыть в какую-нибудь пещеру, то есть под этим газохранилищем вырыть бункер, и в нем устроить ЦОД, обеспечить соответствующие требования определенной категории защиты под электрооборудование. Все это означает, что стоимость техники во взрывозащищенном исполнении перекроет всю экономию.

Некоторые предлагают идею строить ЦОД на некотором расстоянии от газовой станции и транспортировать холод. Но транспортировка холода — это очень дорогое удовольствие. К тому же при транспортировке велики потери холода: они такие же, как потери при транспортировке тепла. Возможно, есть смысл сделать гибридную систему, где один ввод классический, а второй — холод от энергии газовой станции. В силу экономических соображений классический ввод стоит сделать резервным, а основным вводом сделать газовую станцию — в этом случае классический ввод будет фигурировать в основном лишь в капитальных затратах.

Но это опять же конструкция для страны, которая потребляет сжиженный газ. Потому что у нас в России потребители сжиженного газа — явление редкое. Я знаю, что есть некоторые селения, где используется привозной газ и где пользуются так называемыми газгольдерами. Газгольдер — это и есть расширительная установка газа. В Хабаровске, например, где газ привозной, используют газгольдеры. Вот там центр обработки данных рядом со станцией сжиженного газа в принципе было бы возможно построить и получить серьезную экономию, но в целом у нас в государстве структура использования сжиженного газа несколько другая.

При использовании газгольдера процесс расширения происходит непосредственно около потребителя, то есть один газгольдер ставится возле дома или нескольких домов. Этих газгольдеров очень много, а транспортировка газа до газгольдеров осуществляется автомобильным транспортом. Но в России нет централизованной системы распределения газа. Не знаю, есть ли в США такая система — возможно, что есть. Тогда около этих станций можно построить ЦОД. Но если станция СПГ взорвется, вместе с ней на воздух взлетит и сам ЦОД, потому что разрушения в близлежащей округе малыми не покажутся. Сто-двести километров выжженной земли вокруг гарантировано.

Теги: TeraCool, СПГ, ENPL HPAC, Network Power, RadiusGroup