Как работает система рекуперации тепла ЦОД от Aligned Energy и Climeon

Востребованность технологий рекуперации излишков тепловой энергии для повторного использования стабильно растет на фоне того, как все больше компаний берут курс на улучшение своего имиджа за счет повышения экологичности инфраструктуры. Согласно прогнозу исследовательской фирмы Markets and Markets, годовой оборот мирового рынка систем рекуперации тепла достигнет отметки в $ 65,87 млрд. к 2021 году. Причем совокупный темп среднегодового роста данного показателя в течение прогнозного периода (с 2016 по 2021 гг.) будет находиться на уровне в 6,9 процента. Способствовать увеличению спроса на подобные решения будут помимо прочего и рост цен на электроэнергию в сочетании с все более жесткими правительственными постановлениями, выступающими стимулами к повышению экологичности инфраструктуры.

Владельцы и операторы ЦОД в данном случае не являются исключением. Они также будут все более активно заказывать у сторонних вендоров передовые решения для рекуперации излишков тепловой энергии с целью последующего их развертывания в рамках проектов по модернизации уже существующих серверных ферм и строительства новых дата-центров. Одно из таких решений в этом месяце представила американская компания Aligned Energy. Этот вендор в сотрудничестве со шведской энергетической компанией Climeon анонсировал прорывную систему, которая способна использовать расходуемый понапрасну ресурс в виде тепла для выработки экологически чистой электроэнергии, идущей на организацию электропитания инфраструктуры дата-центра .

Технологии рекуперации рассматриваемого ресурса Climeon уже сейчас активно используются для преобразования излишков тепла в электроэнергию на нескольких круизных судах. После первоначального тестирования на круизных судах компании Viking, решения Climeone были выбраны итальянским судостроителем Fincantieri для своих новых круизных лайнеров, включая линейку судов круизного оператора Virgin Voyages, принадлежащего миллиардеру Ричарду Брэнсону. Кроме того, данная технология применяется шведским производителем стали SSAB.

Как отмечают представители Aligned Energy, эта же технология может быть использована для рекуперации тепла от очистных сооружений, целлюлозно-бумажных фабрик и энергопредприятий. Ее также можно приспособить, чтобы компенсировать растущее энергопотребление крупных и мощных дата-центров.

Такой подход позволил бы создать постоянный источник экологически чистого электричества, способный дополнить ключевые возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, к которым операторы ЦОД пока относятся со скепсисом из-за прерывистого характера (ветер дует не всегда, тогда как солнце не светит по ночам и периодически скрывается за тучами).

Добиться прорыва в этой области позволяет способность решений Climeon создавать электроэнергию из низкопотенциального тепла (с температурой от 50 до 70 градусов Цельсия), которое до недавнего времени было очень трудно преобразовать в электричество при достижении приличной эффективности. Инженерам вендора ужалось найти решение этой весьма сложной проблемы, создав модульный продукт, для работы которого требуются только три соединения: с источником горячей воды, с источником холодной воды и с системой электропитания.

Блок с генерирующей мощностью в 150 кВт занимает площадь всего в четыре квадратных метра. Он может работать в режиме 24 × 7. Для обеспечения бесперебойной работы устройства нужны всего два дня планового технического обслуживания в год. На стороне подачи в устройство нагнетается вода при температурах от 70 до 120 градусов Цельсия, в то время обратка идет, как правило, с температурой в диапазоне от 0 до 30 градусов Цельсия.

Тепловая энергия преобразует рабочую среду из жидкости в газ. Газ занимает больше места, чем жидкость. Образовавшийся сжатый газ проходит через турбину, которая генерирует экологически чистую электроэнергию. Газ охлаждается после того, как он проходит через турбину, и преобразуется обратно в жидкость. Таким образом, осуществляется рециркуляция рабочего тела в замкнутом контуре. Система Climeon может масштабироваться с шагом в 150 кВт путем добавления дополнительных модулей.

Это решение помимо прочего позволяет проектировщикам строителям и операторам дата-центров, использовать горячую воду из геотермальных скважин в качестве дополнительного источника тепловой энергии для преобразования в электричество. Использование Climeon может позволить геотермальной системе работать с более низкими температурами воды и неглубокими скважинами, создавая благоприятные предпосылки для реализации подобных проектов с экономической точки зрения. Она также может расширить диапазон географических регионов, в которых геотермальные скважины могут быть эффективным источником энергии, подчеркивая важность выбора площадки для строительства дата-центра.

Создатели продукта Climeon не нарушили никакие физические законы, но при этом они отмечают, что решение в два раза эффективнее лучших паротурбинных тепловых машин на базе цикла Ренкина от сторонних вендоров. Компания даже получила патент на данную технологию (патент США за номером 20130038055).