Стремительный рост дата-центров по всему миру приводит к резкому увеличению потребления электроэнергии — значительная её часть уходит на охлаждение серверов. Инженеры из Политехнического института Нью-Йоркского университета (NYU Tandon School of Engineering) предложили необычное решение этой проблемы: использовать тепловые батареи на основе цеолитов, которые способны снизить энергозатраты на охлаждение дата-центров на 86%.
Идея заключается в том, чтобы использовать отходящее тепло промышленных предприятий и превращать его в «запас холода», который можно доставлять к серверным центрам по мере необходимости. Если объединить инфраструктуру дата-центров и промышленных объектов, суммарное потребление электроэнергии обеими системами может сократиться более чем на 75%.
Почему охлаждение дата-центров — большая проблема
Современные дата-центры работают круглосуточно и выделяют огромное количество тепла. Чтобы оборудование не перегревалось, применяются мощные системы охлаждения — обычно компрессионные чиллеры, похожие по принципу на большие холодильные установки.
Такие системы потребляют значительные объёмы энергии. В индустрии для оценки эффективности используется показатель PUE (Power Usage Effectiveness) — отношение общего энергопотребления центра обработки данных к энергии, которая идёт непосредственно на вычисления.
По расчётам исследователей, новая система может улучшить показатель PUE примерно на 12%, что считается весьма значительным результатом для отрасли.
Как работает «тепловая батарея»
В основе технологии лежат цеолиты — пористые кристаллические минералы, которые широко применяются в очистке воды и нефтепереработке.
Эти материалы обладают интересным свойством: они способны поглощать водяной пар, выделяя при этом тепло. Благодаря своей структуре цеолиты можно использовать как своеобразную тепловую губку.
Процесс работы системы выглядит так:
- Зарядка батареи. На промышленном предприятии — например, химическом заводе или нефтеперерабатывающем комплексе — используется отходящее тепло температурой до примерно 200 °C. С его помощью из цеолита удаляют влагу, фактически «заряжая» тепловую батарею.
- Транспортировка. Высушенный цеолит доставляют к дата-центру — например, электрическими грузовиками или железнодорожным транспортом.
- Получение охлаждения. В серверном центре воду испаряют, чтобы отвести тепло из помещения. Образующийся водяной пар поглощается цеолитом, который выступает в роли теплового поглотителя.
В результате помещение охлаждается без использования энергоёмких холодильных установок.
Почему цеолиты удобны для хранения энергии
Одно из ключевых преимуществ материала — почти полное отсутствие потерь энергии при хранении.
В традиционных системах накопления тепла или холода энергия постепенно рассеивается. Цеолиты же сохраняют «заряд» до тех пор, пока снова не встретятся с влагой.
Это означает, что материал можно перевозить на десятки километров, не теряя его энергетического потенциала.
Можно ли доставлять охлаждение на расстояние
Чтобы оценить практическую применимость идеи, исследователи провели геопространственный анализ инфраструктуры в США.
Результаты показали:
- медианное расстояние между дата-центром и десятью ближайшими промышленными объектами составляет около 57 километров;
- транспортировка «заряженного» цеолита на такие расстояния всё равно обеспечивает экономию электроэнергии более 40%.
Это означает, что концепция может работать даже без непосредственной близости предприятий друг к другу.
Компромисс: больше воды
Однако у технологии есть и обратная сторона. Поскольку охлаждение основано на испарении воды, общий расход воды в системе увеличивается примерно на 15–25%.
Тем не менее часть этого роста компенсируется на стороне промышленного предприятия. Там, наоборот, снижается потребление воды, потому что отходящее тепло больше не нужно отводить через традиционные охлаждающие башни.
Кроме того, вода, выделяющаяся во время «зарядки» цеолита, может повторно использоваться на предприятии, частично замыкая водный цикл.
Новый взгляд на охлаждение
Исследователи предлагают рассматривать охлаждение не как проблему энергопотребления, а как задачу тепловой логистики.
Другими словами:
- заводы производят большое количество ненужного тепла;
- дата-центрам, наоборот, требуется эффективное охлаждение.
Если объединить эти процессы, отходящее тепло превращается из проблемы в ценный энергетический ресурс.
Пока технология находится на стадии моделирования, но исследовательская команда уже ведёт переговоры с промышленными партнёрами о возможном масштабировании системы.
Если концепция подтвердит свою эффективность в реальных проектах, цеолитовые тепловые батареи могут стать одним из способов снизить нагрузку на энергосистему по мере стремительного роста дата-центров.
А в эпоху искусственного интеллекта и облачных вычислений это может оказаться критически важным: серверные фермы продолжают расширяться, и им нужно всё больше энергии — и всё больше холода.
