Бумът на изкуствения интелект рязко увеличава енергийните нужди на центровете за данни. Ново изследване на американски учени предлага неочаквано решение за охлаждане: термобатерии от зеолит.
Вместо да изхвърлят отпадната топлина, индустриалните предприятия могат да я превръщат в „гориво“ за охлаждане на сървърни ферми. Концепцията използва минерали зеолити като своеобразни термични батерии, които съхраняват топлина и по-късно я преобразуват в охлаждане.
Центровете за данни — огромни сгради, пълни със сървъри, които съхраняват снимки, стриймват видео и обучават модели на изкуствен интелект — са сред най-големите индустриални консуматори на електроенергия.
Значителна част от тази енергия обаче никога не достига до самите процесори. Тя се изразходва за охлаждане, необходимо за отвеждане на топлината, генерирана от милиони плътно разположени чипове.
Разрастването на AI инфраструктурата ускорява строителството на нови центрове за данни. Това поставя електроенергийните системи под сериозно напрежение. Един от възможните отговори е преосмисляне на начина, по който тези съоръжения се охлаждат.
Изследователи от инженерния факултет на Нюйоркския университет „Тандън“ предлагат алтернативен подход. Вместо да се използва електричество за компресорни чилъри — стандартното решение днес, системата съхранява отпадната топлина от индустриални предприятия в минерални материали. Тази топлина по-късно се използва за създаване на охлаждане, когато е необходимо.
В основата на концепцията стои зеолитът. Зеолитите са кристални минерали с микроскопични пори, които им позволяват да абсорбират водна пара. Когато сух зеолит се срещне с пара, той я поглъща и отделя топлина. Ако материалът бъде нагрят до достатъчно висока температура, водата се освобождава и цикълът започва отначало.
Тези минерали не са екзотична лабораторна новост. Зеолитите вече се използват широко — например, при пречистване на вода и в нефтопреработката. Според авторите на изследването, именно взаимодействието между зеолита и водата позволява материалът да служи като ефективен носител на термична енергия.
Предложената система работи на два етапа. В индустриален обект — например, химически завод или рафинерия — отпадната топлина с температура до около 200 градуса по Целзий се използва за „зареждане“ на термичната батерия, като изсушава зеолита. Освободената вода се кондензира и събира. Зареденият материал след това се транспортира до център за данни с камион или влак.
На място процесът протича в обратна посока. Топлият въздух или охлаждаща течност от сървърните помещения подпомага изпарението на водата, което създава охлаждащ ефект. Получената водна пара се абсорбира от сухия зеолит, който действа като своеобразен топлинен буфер. Така може да се елиминира нуждата от енергоемките компресорни охладители.
Важна особеност на зеолитното съхранение е, че енергията не се губи постепенно с времето. Тя остава „заключена“ в материала, докато водата не бъде въведена отново в системата. Това позволява не само дългосрочно съхранение, но и транспортиране на десетки километри.
Моделирането, извършено от университетския екип, показва впечатляващ потенциал. При различни сценарии комбинираната система може да намали общото потребление на електроенергия за охлаждане — както в центъра за данни, така и в индустриалното предприятие — с над 75%.
Само за центъра за данни разходът за охлаждане може да спадне с до 86%. Това се равнява на приблизително 12% подобрение в показателя PUE — ключов индикатор за енергийна ефективност в индустрията.
Потреблението на вода обаче се увеличава умерено. Общото използване на вода може да нарасне с около 15 до 25 процента, тъй като изпарението е основен елемент от охлаждащия процес.
В същото време самите индустриални предприятия биха използвали значително по-малко вода, тъй като част от отпадната топлина вече няма да се разсейва чрез охлаждащи кули.
За да работи подобна система, центровете за данни трябва да се намират сравнително близо до индустриални обекти. На практика доста често това условие е изпълнено.
Дори ако се включи енергията, необходима за транспортиране на тонове зеолит — например, с електрически камиони — системата все още може да осигури нетни икономии на електроенергия. В някои сценарии те надхвърлят 40 процента. Железопътният транспорт би намалил разходите още повече.
Засега концепцията остава на ниво моделиране. Предстоят редица инженерни предизвикателства — от разработване на устойчиви зеолитни модули до синхронизиране на работата между центровете за данни и индустриалните партньори.
Изследователският екип вече води разговори с представители на индустрията за възможно пилотно внедряване.
Идеята подчертава една все по-важна реалност в дигиталната икономика. Отпадната топлина, която доскоро се разглеждаше като проблем, може да се превърне в ценен ресурс.
Ако охлаждането на центровете за данни се наложи като задача по управление на топлинни потоци, а не просто в потребление на електричество, подобни системи могат значително да намалят натиска върху електроенергийните мрежи.
