Datakeskusten hukkalämmöt hyötykäyttöön

Datakeskusten palvelimet ja verkkolaitteet kuluttavat valtavan määrän sähköä, joka korkealla teholla käyvien laitteiden käydessä muuttuu lämmöksi. Lämpökuormaa voi verrata siihen, että konesalissa olisi samaan aikaan päällä tuhansia sähkökiukaita.

Ilman tehokasta jäähdytystä laitteet vaurioituvat tai toiminta hidastuu. Jäähdytysratkaisuja on useita. Pienissä ja keskisuurissa datakeskuksissa on käytetty perinteisesti ilmajäähdytystä, jossa viilennetty ilma johdetaan palvelinhyllyjen välissä olevia kylmäkäytäviä pitkin. Vastaavasti lämmin ilma johdetaan pois palvelimilta omia kanavia pitkin.

Suurissa datakeskuksissa käytetään yleensä tehokkaampaa nestejäähdytystä, jossa lämpö siirtyy jäähdytysnesteeseen ja lämmönvaihtimen kautta katolla oleviin lauhduttimiin. Yhä useampien datakeskusten hukkalämmöille löytyy myös hyötykäyttöä, kun lämpö jalostetaan lämpöpumppulaitoksissa kaukolämmöksi.

Sopivan tontin löytäminen haasteellista

Uusia datakeskuksia kaavaillaan nyt Suomeen kovaa tahtia. Kaikille niille on täysi työ löytää sijoituspaikka, jossa hukkalämpöä voitaisiin hyödyntää.

Granlundin johtava LVI-asiantuntija Ilari Kauppi sanoo, että tekniset ratkaisut hukkalämmön hyödyntämiseen ovat jo olemassa. ”Lämpöpumpputekniikka kehittyy vauhdilla. Teollisen mittakaavan järjestelmissä siirrytään hiilidioksidiin ja muihin luonnollisiin kylmäaineisiin, jotka täyttävät F-kaasuasetuksen kriteerit”, Kauppi mainitsee.

Kaupin mielestä suurimpiin haasteisiin kuuluu datakeskukselle sopivan sijainnin löytäminen. Kaukolämpöä tarvitaan eniten kasvukeskuksissa. Niiden liepeiltä sopivia tontteja ei ole kuitenkaan helppo löytää.

”Pienellä paikkakunnalla suuren datakeskuksen tarjoama lämpö voi ylittää paikallisen kaukolämpöverkon tarpeet.”

Datakeskustoimijalle on oleellista, että sähköä on riittävästi ja huoltovarmasti koko ajan saatavilla. Lisäksi tontin tulisi olla lähellä kaukolämpöverkkoa, jotta investointikulut tarvittavasta putkistosta eivät nouse liian korkeiksi.

Lähivuosien suurin investointikohde

Elinkeinoelämän keskusliitto ja Suomen datakeskusyhdistys FDCA julkaisivat syyskuussa raportin, jonka mukaan Suomeen on tulossa ainakin 12 miljardin euron edestä investointeja datakeskuksiin. Näistä on tehty jo investointipäätös, mutta investointien kokonaispotentiaali on yli 30 miljardia euroa. Kaikki kaavailut tuskin toteutuvat, mutta joka tapauksessa datakeskukset ovat lähivuosina yksi suurimmista yksityisen sektorin investointikohteista Suomessa.

Yleensä lämmön talteenotossa datakeskuksen kumppaniksi löytyy kunnallinen energiayhtiö. Granlundin Kaupin mukaan teollisuuden tarpeisiin datakeskusten hukkalämpöjä ei toistaiseksi juuri hyödynnetä. Tässä voisi olla kuitenkin hyödyntämätöntä potentiaalia.

”Jos esimerkiksi metsäteollisuudessa suljetaan jokin tehdas, niin tilalle voisi tulla datakeskus, jonka hukkalämpöä tehdasalueelle jäävät laitokset voisivat käyttää”, Kauppi sanoo.

Hukkalämmöille muutakin käyttöä kuin kaukolämpö

Myös A-Insinöörien datakeskussuunnittelun johtaja Timo Puroviita arvioi, että datakeskusten hukkalämmöille voisi löytyä muitakin käyttökohteita kuin kaukolämpö. Datakeskusten ympärille kannattaisi kehittää erilaista lämpöä tarvitsevaa teollisuutta ja muuta elinkeinotoimintaa.

Esimerkkinä Puroviita mainitsee lämpöä tarvitsevat kasvihuoneet. ”Hollannissa datakeskusten hukkalämpöä hyödyntävät jo tulppaanin viljelijät ja Ruotsissa kurkun ja tomaatin kasvattajat”, Puroviita mainitsee.

Kaikkia osapuolia hyödyttävä toimintamalli

Datakeskusten hukkalämmön hyödyntäminen edellyttää kaikille toimijoille kannattavaa liiketoimintamallia. Puroviidan mukaan vielä viitisen vuotta sitten oli selvää, että datakeskus investoi lämpöpumppulaitokseen ja myy lämmön energiayhtiölle. Energian hinnan nousun myötä kaukolämpöyhtiöt ovat ryhtyneet investoimaan enenevässä määrin omiin lämpölaitoksiinsa.

Yksi toimintamalli on, että datakeskus vastaa omista jäähdytysratkaisuistaan ja liitynnästä, jota kautta lämpö siirretään energiayhtiön lämpöpumppulaitokseen. Energiayhtiö ostaa lämmön sovitulla hinnalla ja laskuttaa datakeskusta toimitetusta jäähdytyksestä. ”Tavoitteena on pitkäaikainen win-win-tilanne”, Puroviita toteaa.

Datakeskus saa varmatoimisen jäähdytysratkaisun. Energiayhtiö taas saa suhteellisen edullisen ja tasaisen lämmönlähteen, joka Suomessa perustuu vähäpäästöiselle sähkölle.

Puroviidan mukaan datakeskukset ovat muutenkin energiayhtiöille haluttuja kumppaneita, sillä ne tarjoavat energiatehokkaampia ja taloudellisempia lämmönlähteitä kuin esimerkiksi jätevesi tai ulkoilma. ”Mitä korkeampi on hukkalämmön lämpötila, sitä parempi on lämpöpumppulaitoksen hyötysuhde”, Puroviita huomauttaa.

Perinteisesti datakeskuksista on saatu 36–38-asteista vettä, jonka nostaminen 90–110 asteen kaukolämmöksi vaatii yleensä kaksiasteisen lämpöpumppujärjestelmän. ”Uusista ja entistä suuremmista hyperscale-datakeskuksista on mahdollista saada jopa yli 65 asteen lämpöä. Sen tulistaminen kaukolämmöksi on mahdollista yksiasteisella lämpöpumppujärjestelmällä, mikä säästää sähköä ja parantaa prosessin hyötysuhdetta”, Puroviita sanoo.