Genanvendt energi: Et datacenter bruger spildvarme til køling og opvarmning

Infomaniak former bæredygtigt fremtiden for cloud-industrien

Genanvendt energi: Et datacenter bruger spildvarme til køling og opvarmning

D4-datacentret, drevet af den schweiziske cloud-udbyder Infomaniak, er det mest bæredygtige af sin slags i Europa. Et system af varmevekslere og varmepumper opsamler servernes spildvarme, genbruger den køling, der genereres for at holde den rette temperatur uden dedikeret aircondition, og overfører den genvundne varme til fjernvarmenetværket. Grundlaget for dette er pålidelig luftcirkulation i datacentret, implementeret af planlægningsspecialisterne hos S+T Service & Technique SA (S+T) ved brug af i alt tre FanGrids.

Infomaniak er Schweiz’ førende udvikler af web- og produktivitetsløsninger samt en cloud-leverandør. Siden grundlæggelsen i 1994 har virksomheden forfulgt sin vision om en etisk cloud, der skal gøre Europa teknologisk uafhængigt uden at gå på kompromis med databeskyttelse eller miljøbeskyttelse. D4 i Genève er et godt eksempel på dette. Datacentret, som blev taget i brug i 2024, er det mest bæredygtige i Europa. Med sit D4-center positionerer Infomaniak sig som en pioner inden for bæredygtige cloud-tjenester og håber at motivere andre operatører til at følge trop ved at gøre projektdokumentationen tilgængelig som open source. Der er trods alt akut behov for ændringer på grund af cloud-industriens hurtige vækst. Datacentre bruger meget elektricitet for at drive deres servere. Da disse genererer store mængder varme under databehandlingen, kræves der endnu mere elektricitet for at afgive varmen. Med konventionelle airconditionløsninger frigives det meste af den producerede varme ofte til miljøet uden at blive brugt. Her kommer D4 ind i billedet: takket være et lukket system af varmevekslere og varmepumper behandles spildvarmen til overførsel til fjernvarmenetværket og bruges også til at køle serverne. Resultatet: Infomaniak viser, at det er muligt at bruge elektricitet én gang til at levere databehandling og datalagring, og en anden gang til opvarmning af husholdninger. Digital teknologi er derfor ikke længere en endelig energiforbruger.

Maksimal energiudnyttelse

S+T SA, en schweizisk specialist inden for aircondition, ventilation og opvarmning, spillede en central rolle i planlægningen og implementeringen af det komplekse køle- og varmesystem. Virksomheden havde allerede i 2013 arbejdet sammen med Infomaniak om designet af sit første datacenter, der fungerede uden aircondition og udelukkende kølede alle sine servere med filtreret udeluft. På baggrund af denne erfaring besluttede specialisterne at bruge samme løsning til D4. Et af de vigtigste fundamenter for serverkøling og spildvarmeudnyttelse er pålidelig luftcirkulation, som leveres døgnet rundt af mindst én af i alt tre ventilatorvægge, kendt som FanGrids. Disse optager luften, der opvarmes af serverne, og leder den til varmevekslerne, hvor luften køles ned til omkring 28 grader Celsius og derefter føres tilbage til serverne gennem det hævede gulv. Vandet fra varmevekslerne strømmer til varmepumperne, som forbereder det til overførsel til fjernvarmesystemet. D4 har også en nødtilstand, hvis varmegenvindingskapaciteten er utilstrækkelig eller endda fejler. I dette tilfælde overtager to FanGrids serverkølingen ved hjælp af udendørsluft, hvor den ene FanGrid leverer kold udeluft gennem filtre, og den anden trækker den varme luft ud. Dette eliminerer behovet for ressourcekrævende kølesystemer i D4 og udnytter den nødvendige energi maksimalt. Alligevel var det vigtigt for planlæggerne, at hver komponent i D4 var så energieffektiv som muligt. Dette gjaldt også for valget af fans.

RadiPac: Den rette kombination af effektivitet og ydeevne

S+T installerede i alt 70 anden generations RadiPac-blæsere i størrelse 800 fra ebm-papst som FanGrids. Med deres aerodynamisk optimerede impeller opnår disse EC-centrifugalventilatorer luftstrømme på op til 20.000 m³/t og tryk på over 2.000 Pa. Indtil videre har S+T målt en maksimal luftstrøm på 20.973 m³/t pr. ventilator og en statisk trykstigning på 702 Pa under drift. RadiPacs nyudviklede 8 kW-drev giver en effektivitetsforøgelse på over 4 % sammenlignet med den forrige model og muliggør efterspørgselsbaseret kontrol over hele hastighedsområdet. Ifølge S+T er FanGrids samlede effektivitet 69,9%. Takket være EC-motoren fungerer RadiPacs fra ebm-papst meget effektivt selv ved lave hastigheder. Dette var vigtigt for S+T, da D4 ligger midt i et boligområde og skal operere hastighedskontrolleret, effektivt og stille.

MODBUS-grænsefladen, som er integreret som standard, gjorde det også lettere for installatørerne at integrere ventilatorerne i Digimats digitale kontrolsystem, som er ansvarligt for at styre og overvåge ventilations- og varmepumpeteknologien. Digimat regulerer hastigheden på RadiPac-blæserne afhængigt af driftsforholdene og sikrer dermed en behovsbaseret volumenstrøm for varmeafledning. Den koordinerer også varmepumperne, der behandler spildvarmen og fører den ind i fjernvarmesystemet. Begge processer skal altid køre effektivt og synkront.

Som i ethvert datacenter er operationel pålidelighed af allerstørste betydning i D4. Med dette for øje byggede S+T FanGrids i en redundant konfiguration, så selv hvis en eller flere blæsere svigter, kan det nødvendige luftvolumen stadig opretholdes ved denne reducerede kapacitet, fordi de resterende blæsere kompenserer for ydelsesfaldet. Resonansdetektion er også integreret som standard i RadiPac kontrolelektronikken. Vibrationssensorer registrerer hastighederne, hvorved resonansfrekvenser opstår, og softwaren omgår automatisk disse hastighedsområder i fremtiden, hvilket forhindrer for tidlig skade på lejet.

Måling af energieffektivitet i datacentre

Infomaniak overvåger og dokumenterer D4’s energieffektivitet døgnet rundt. To indikatorer er særligt vigtige her: PUE og ERF. PUE står for strømforbrugseffektivitet og sammenligner datacentrets samlede energiforbrug med energiforbruget i IT-systemer, såsom servere. Jo tættere værdien er på 1, desto mere effektivt er datacentret, fordi næsten al energien bruges til IT-systemer og ikke til andre systemer som køling. Ifølge brancheundersøgelser er det globale gennemsnit for PUE omkring 1,56. D4’s PUE ligger i gennemsnit på 1,09, hvilket betyder, at for hver enhed elektricitet, der forbruges af serverne, kræver D4 kun 0,09 ekstra enheder til anden infrastruktur. ERF (energigenbrugsfaktor) måler, hvor meget af den samlede energiforbrug der genbruges uden for datacentret. Denne indikator er i gennemsnit 0,95 i D4, hvilket betyder, at 95 procent af den energi, der forbruges, genbruges som varme. I begge tilfælde sigter Infomaniak efter at komme så tæt på 1 som muligt.

D4 har været i drift siden november 2024 og vil gradvist blive opskaleret, indtil den når sin fulde kapacitet i 2028. Det viser, at en etisk cloud er mulig – selv ud fra et lokalt værdiskabelsesperspektiv, da Infomaniak arbejder med europæiske leverandører, når det er muligt, og når der findes egnede løsninger, for at sikre kortere transportveje, teknologisk uafhængighed og ægte partnerskaber mellem virksomheder.

 

 

 

 

(Foto: Infomaniak)

Sådan fungerer D4’s kølesystem

1. Under drift genererer serverne varm luft ved en temperatur på omkring 45 grader Celsius.
2. Den varme luft suges ind af FanGrid og passerer gennem en luft/vand-varmeveksler forsynet med afkølet vand (omkring 28 grader Celsius) fra varmepumperne. Varmen fra luften overføres til vandkredsløbet, som opvarmes, efterhånden som luften køles ned.
3. Den afkølede luft presses derefter af FanGrid under det hævede gulv, hvor serverne står, så de holdes på deres optimale driftstemperatur.
4. Det opvarmede vand fra veksleren sendes til varmepumperne, hvor det afkøles til 28 grader Celsius, før det vender tilbage til varmevekslen og lukker kølekredsen.
5. Samtidig overføres varmen, der opfanges i varmepumperne, til et separat kredsløb, hvor kølevæsken komprimeres for at hæve vandtemperaturen i fjernvarmenetværket til 67 grader Celsius om sommeren og 82 grader Celsius om vinteren.
6. Denne genvundne varme føres ind i det lokale fjernvarmesystem, som forsyner omkring 6.000 husstande.
   Fotos

 

 

 

 

 

Fig. 1: D4-datacentret ligger under denne park i “La Bistoquette”, et boligkvarter i Genève. (Foto: Jordi Ruiz Cirera / Fotogloria)

 

 

 

 

 

Fig. 2: Infomaniak har slået sig sammen med D4 for at omdefinere bæredygtigheden af datacentre. Brugen af spildvarme er central i denne strategi. (Foto: Infomaniak)

 

 

 

 

Fig. 3: FanGrid trækker varm luft fra serverne og leder den til luft-/vandvarmevekslerne, hvor spildvarmegenvindingsprocessen begynder. (Foto: Infomaniak

 

 

 

 

 

 

Fig. 4: I nødtilstand trækker FanGrid udendørs luft gennem filtre for at holde serverne kølige og sikre, at D4 fortsat fungerer. (Foto: Jordi Ruiz Cirera / Fotogloria)

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 5: I alt blev 70 anden generations RadiPacs i størrelse 800 fra ebm-papst installeret i D4. Kombinationen af energieffektivitet og ydeevne var særligt vigtig for planlæggerne hos S+T SA. (Foto: S+T SA)

 

Om ebm-papst

ebm-papst Group, et familieejet firma med hovedkontor i Mulfingen, Tyskland, er verdens førende producent af ventilatorer og motorer. Siden grundlæggelsen i 1963 har teknologilederen sat internationale industristandarder med sine kernekompetencer inden for motorteknologi, elektronik, digitalisering og aerodynamik. EBM-PASPST tilbyder bæredygtige, intelligente og skræddersyede løsninger til stort set alle behov inden for ventilations- og varmeteknologi. EBM-PAPST sætter standarden inden for næsten alle sektorer, såsom ventilation, aircondition og køleteknologi, varmeteknologi, informationsteknologi, maskinteknik og medicinsk teknologi. I regnskabsåret 2024/25 genererede ebm-papst koncernen en omsætning på 2,1 milliarder euro. Det beskæftiger kun omkring 13.500 personer på 30 produktionssteder, herunder i Tyskland, Kina og USA, samt 50 salgskontorer verden over.