Wireva

Підземне зберігання тепла дата-центрів: досвід Epic Systems і що це дає Україні

Американська Epic Systems два десятиліття закачує надлишкове тепло свого дата-центру потужністю 3,5 МВт у 6 100 свердловин, щоб взимку обігрівати 40 будівель кампусу. Технологія вирішує головну проблему reuse-тепла — сезонний розрив між його виробництвом і потребою.

Матеріал підготовлено за допомогою ШІ під редакційною відповідальністю Haydamax OÜ.

Американська компанія Epic Systems, що розробляє програмне забезпечення для охорони здоров'я, два десятиліття будує підземну систему зберігання тепла, яка обігріває та охолоджує близько 40 будівель її кампусу у Вероні, штат Вісконсін. Джерело тепла — дата-центр потужністю 3,5 МВт. Компанія пробурила приблизно 6 100 свердловин глибиною від 90 до 240 метрів. Влітку надлишкове тепло серверів закачується в породу, а взимку витягується назад.

Головна проблема повторного використання тепла дата-центрів — сезонний розрив. Сервери виділяють тепло щогодини протягом року, тоді як у більшості регіонів США будівлі потребують обігріву лише близько чотирьох місяців. Пряме постачання тепла до сусідніх будівель добре працює в лютому, але не вирішує нічого в липні. Саме зберігання закриває цю прогалину.

Принцип роботи системи нагадує снігову кучугуру на парковці: тонкий шар снігу на дорозі може розтанути за день, але велика купа, зсунута снігоочисником у кут, лежить до квітня. Різниця — у співвідношенні площі поверхні до об'єму. Під землею працює той самий принцип: вода, нагріта серверами, влітку прокачується трубою на глибину і нагріває породу навколо. Порода погано проводить тепло, і це не дефект, а ключова умова — саме тому тепло залишається поблизу місця зберігання. У січні вода повертається тією ж трубою, підбирає збережене тепло і піднімається на поверхню теплішою, ніж опускалася. Ніякого бака під землею немає, ніякий акумулятор не заряджається — сховищем є сама порода, а зберігається тепло.

Температура, яку виробляють сервери дата-центру, становить близько 60 градусів за Цельсієм. Цього недостатньо, щоб обертати турбіну й виробляти електроенергію, але цілком достатньо для опалення: тепловий насос переміщує великі обсяги тепла за відносно малої кількості електрики. У Epic це тепло обігріває офіси, постачає гарячу воду до їдалень і розтоплює сніг на тротуарах. За даними Міністерства енергетики США, будівлі Epic споживають приблизно на 25% менше енергії, ніж порівнянні будівлі в тому ж кліматі. Вартість системи компанія не оприлюднювала.

Система має обмеження. Якщо щоразу влітку в породу надходить більше тепла, ніж витягується взимку, порода навколо свердловин поступово нагрівається рік за роком, доки поле не перестане приймати тепло за розрахункової температури. Epic вирішує це двома способами: використовує більше тепла, наприклад для попереднього підігріву води для бойлерів, і бурить додаткові свердловини, щоб розподілити тепло по більшому об'єму породи. Буріння потребує землі, обладнання та грошей. Частину витрат можна було б уникнути, використовуючи вже наявні свердловини: у США задокументовано понад 141 000 покинутих нафтогазових свердловин, які чекають на ліквідацію. Дослідники змоделювали, як простоюючі свердловини в Каліфорнії можна перетворити на теплові сховища без заміни сталевих обсадних колон. Але в більшості штатів свердловина регулюється або як нафтогазова, або як ліквідована — категорії для зберігання тепла немає. Пропонується спрощена процедура дозволу, яку штати могли б запровадити.

Ще два обмеження варто назвати прямо. Перше — відстань: збережене тепло лежить під об'єктом або поруч із ним, тож користувач має бути поблизу. Друге — масштаб: дата-центр Epic на 3,5 МВт є крихітним порівняно з AI-кампусами, які зараз будують на 100–1000 МВт, а його свердловинне поле обслуговує весь кампус, а не лише сервери. Ніхто ще не зберігав тепло дата-центру під землею в такому масштабі. Втім, схожа система, що зберігає тепло у підземних водоносних горизонтах, уже покриває 60–80% зимової потреби в опаленні.

Same event, other desks

Story file →