ChatGPT и Netflix — сами себе электростанции: новый подход к дата-центрам превратит проблему в решение

Сегодня цифровая индустрия работает на гигантских скоростях — поток данных увеличивается, нейросети усложняются, а вместе с этим растут и потребности в энергии. Но за кулисами привычных сервисов скрыта огромная проблема: дата-центры ежегодно поглощают сотни тераватт-часов, а значительная часть этой энергии превращается в "бесполезное" тепло низкой температуры, которое просто рассеивается в атмосферу.

Новый взгляд из Университета Райса

Учёные из Университета Райса предложили использовать это тепло как источник электричества. Под руководством профессора механики Лауры Шефер была разработана модифицированная схема органического цикла Ренкина (ORC), где важную роль играет солнечная энергия.

Суть идеи: плоские солнечные панели на крышах подогревают охлаждающую жидкость перед тем, как она попадает в ORC. Благодаря этому "солнечному импульсу" удаётся поднять температуру теплоносителя до уровня, при котором его переработка в электричество становится эффективной.

"Чтобы цифровая сфера стала более экологичной, необходимо задействовать ту часть ресурсов, которая сейчас просто улетучивается", — пояснил аспирант Кашиф Лиакат.

Проверка в разных условиях

Исследователи протестировали модель в двух локациях:

• Эшберн, Вирджиния — с холодными облачными зимами;
• Лос-Анджелес — с ярким и стабильным солнцем.

Результаты впечатляют:

• +60% годовой выработки в Эшберне;
• +80% в Лос-Анджелесе;
• снижение стоимости электроэнергии на 5,5% и 16,5% соответственно.

В периоды яркого солнца эффективность ORC возрастала более чем на 8%, а среднегодовые показатели тоже улучшались.

Почему это работает

Главное преимущество — в сочетании существующих систем. Большинство современных дата-центров уже используют жидкостное охлаждение для серверов. Добавление солнечного модуля превращает слабое место (избыточное тепло) в дополнительный источник энергии.

Шефер сравнила это с "экологичным генератором, который запускается сам, как только появляется солнце".

Плюсы и минусы метода

Сравнение подходов

Мифы и правда

• Миф: тепло от серверов слишком слабое, чтобы его использовать.
• Правда: при дополнительном нагреве солнечными панелями оно становится эффективным источником.
• Миф: технология требует сложного оборудования.
• Правда: применяются простые и доступные панели, аналогичные тем, что используют для подогрева воды.
• Миф: экономия незначительна.
• Правда: в Лос-Анджелесе цена энергии снизилась почти на 17%.

FAQ

Можно ли применять систему в холодных странах?
Да, но эффективность ниже. В тестах в Вирджинии экономия составила 5,5%.

Нужны ли специальные панели?
Используются стандартные плоские панели для нагрева жидкости.

Замещает ли это обычную оптимизацию серверов?
Нет, но дополняет её, превращая тепловые отходы в ресурс.

Исторический контекст

Идея использования органического цикла Ренкина возникла ещё в XIX веке. Но лишь в XXI веке он получил практическое применение для работы с низкотемпературными источниками. Сегодня комбинация ORC и солнечных технологий открывает новые перспективы для "зелёных" дата-центров.

А что если…

А что если крупнейшие мировые дата-центры внедрят такую систему? Тогда можно будет не только снизить углеродный след индустрии, но и создать новые стандарты для "зелёных" облачных технологий.

Интересные факты

1. Дата-центры потребляют до 2% всей мировой электроэнергии.
2. Современные суперкомпьютеры требуют мегаваттных систем охлаждения.
3. Органический цикл Ренкина применяют даже для утилизации тепла из геотермальных источников.