Trots ett växande intresse för att återvinna spillvärme från datacenter för att förbättra energieffektiviteten och minska utsläppen har många projekt stannat på pilotstadiet. En viktig orsak är att spillvärmen ofta har haft för låg temperatur för att kunna tas tillvara på ett ekonomiskt hållbart sätt. I Sverige håller förutsättningarna på att förändras.
Stockholm visar hur spillvärme kan bli en värdefull energiresurs. Genom Stockholm Exergis Öppen Fjärrvärme kan datacenteraktörer mata in överskottsvärme i stadens fjärrvärmesystem. Det som tidigare var en restprodukt från kylningen kan därmed bli en potentiell intäktskälla. I dag levererar fler än 30 datacenter från 16 aktörer återvunnen värme till nätet, med en långsiktig ambition att täcka en större del av stadens värmebehov.
När effekttätheten i datacenter fortsätter att öka blir det allt viktigare att kunna fånga upp värmen vid en temperatur och kvalitet som gör den användbar. Höga racktätheter kräver ett nytt synsätt på värmehantering. Kylningen blir därmed ett strategiskt designval som påverkar energieffektivitet, skalbarhet och det kommersiella värdet av den värme som kan återvinnas.
Vätskekylning beskrivs ofta som en teknik som möjliggör AI-beräkningar med hög effekttäthet. För återvinning av datacentervärme ligger en minst lika viktig nytta i att tekniken förbättrar kvaliteten på den värme som fångas upp. Direkt-till-chip-kylning leder bort värmen direkt från effektkrävande komponenter och överför den till vätska. Resultatet blir varmare returvatten där värmeenergin är mer koncentrerad, vilket kan förenkla integrationen med fjärrvärmenät.
Värmekvaliteten avgör om återvinningen lyckas
All spillvärme har inte samma värde. I traditionellt luftkylda datacenter avges värmen till stora luftvolymer innan den kan återvinnas. När värmen når återvinningssystemet håller den därför en relativt låg temperatur och behöver ofta höjas betydligt innan den kan matas in i ett fjärrvärmenät.
Det temperaturlyftet kräver mer el och påverkar både driftseffektiviteten och ekonomin i värmeåtervinningen.
Direkt-till-chip-vätskekylning fångar i stället upp värmeenergin direkt från effektkrävande komponenter och överför den till ett koncentrerat vätskeflöde. Returvattnets temperatur ligger då närmare den nivå som fjärrvärmenätet behöver. Det minskar det temperaturlyft som värmepumparna behöver åstadkomma och gör värmen mer användbar.
Vätskekylning förändrar förutsättningarna för AI-infrastruktur
Nästa generations plattformar, såsom NVIDIA Vera Rubin, driver upp effektnivåerna till uppemot 227 kW per rack. Det ligger långt över de praktiska gränserna för traditionell luftkylning. Vid dessa effektnivåer bidrar vätskekylning inte bara till stabil drift, utan skapar också nya möjligheter för återvinning av datacentervärme.
Att enbart fokusera på rackens effekttäthet innebär samtidigt att en större möjlighet riskerar att förbises. Genom att samla värmen i varmvattenkretsar skapar direkt-till-chip-vätskekylning ett energiflöde med högre temperatur som är enklare och mindre kostsamt att återvinna.
Designval som görs tidigt i ett projekt kan få stor betydelse för värdet under anläggningens hela livslängd. Var värmen tas ut ur vätskekylkretsen spelar exempelvis roll. Detsamma gäller om systemet utformas för att arbeta med högre vattentemperaturer inom tillåtna driftintervall. Båda valen kan påverka ekonomin i värmeåtervinningen.
Det är därför fler datacenteraktörer ser kraftförsörjning, kylning och värmeåtervinning som delar av samma infrastruktursystem redan i planeringsfasen.
Designa AI-infrastruktur för värmeåtervinning från start
Kylarkitekturen påverkar mer än den termiska prestandan. Den påverkar även hur effektivt värmen kan återvinnas och hur enkelt infrastrukturen kan skalas. Därför bör möjligheten till återvinning av datacentervärme finnas med som en designparameter redan från början.
Utgå från hela energins livscykel
I stället för att optimera kraftförsörjning, kylning och värmeåtervinning var för sig bör datacenteraktörer analysera hur energin flödar genom hela anläggningen. Då går det att förbättra effektiviteten och samtidigt ta tillvara mer av den energi som annars hade gått förlorad som spillvärme.
Uttagspunkten i vätskekylkretsen påverkar den högsta temperatur som kan göras tillgänglig för återvinning. Varmvattenbaserade direkt-till-chip-system som körs inom lämpliga temperaturintervall kan också minska det temperaturlyft som värmepumpen behöver skapa innan energin matas in i fjärrvärmenätet.
Besluten fattas tidigt, men kan påverka ekonomin under hela anläggningens livslängd.
Bygg för flexibilitet
Alla anläggningar kommer inte att gå över till vätskekylning på en gång. Många kommer i stället att införa tekniken stegvis i takt med att kapaciteten byggs ut. Resultatet blir hybridmiljöer där AI-kluster med hög effekttäthet samexisterar med traditionell luftkyld infrastruktur.
Det gör flexibilitet viktig redan i designfasen. Modulär utbyggnad och tydliga gränssnitt kan göra det enklare att successivt bygga ut vätskekylningen och skapa förutsättningar för framtida värmeåtervinning.
Se bortom PUE
Power Usage Effectiveness, PUE, är ett viktigt mått på datacentrets energieffektivitet, men fångar inte värdet av energi som återvinns och används utanför anläggningen.
När återvinning av datacentervärme blir vanligare kan Energy Reuse Factor, ERF, därför ge ett viktigt komplement till PUE. ERF visar i vilken utsträckning överskottsenergi från anläggningen tas till vara och används produktivt.
För aktörer som är anslutna till det svenska fjärrvärmesystemet kan måttet ge en mer heltäckande bild av anläggningens energiprestanda och spegla ett ökat fokus på att ta tillvara energi som annars hade gått förlorad.
Vätskekylning stärker möjligheterna till värmeåtervinning från svenska datacenter
Initiativ som Stockholm Exergis Öppen Fjärrvärme visar hur spillvärme från datacenter kan bli en resurs för den lokala värmeförsörjningen och samtidigt skapa nya ekonomiska möjligheter för datacenteroperatörer.
Nästa generations plattformar som NVIDIA Vera Rubin kräver samtidigt infrastruktur som kan hantera betydligt högre effekttäthet. Men möjligheten sträcker sig längre än till att möjliggöra högre AI-prestanda.
Genom att fånga upp värmen i vätska vid högre temperaturer kan vätskekylning förbättra kvaliteten på den värme som går att återvinna och göra integrationen med fjärrvärmenät enklare och mer ekonomiskt attraktiv.
För datacenteraktörer som bygger nästa generations AI-infrastruktur förändrar det kylningens roll. Från att framför allt handla om att hantera värme kan kylningen bli en del av värdeskapandet – genom att både stödja högre beräkningstäthet och skapa bättre förutsättningar för att ta tillvara energi som anläggningen redan producerar.
Schneider Electrics heltäckande portfölj för vätskekylning, inklusive Motivair by Schneider Electric, bygger på detta systemperspektiv. Genom att kombinera kompetens inom kraftförsörjning, kylning, programvara och livscykeltjänster hjälper Schneider Electric datacenteraktörer att utforma AI-infrastruktur som stödjer högre beräkningstäthet och gör det möjligt att ta tillvara ett större värde från den energi som anläggningen redan genererar.
Läs Schneider Electrics guide om arkitekturer för vätskekylning och se hur olika kylmetoder påverkar termisk prestanda, skalbarhet och möjligheterna till värmeåtervinning i AI-infrastruktur.
Lägg till en kommentar