Utsikter för miljömässig hållbarhet hos globala datacenter
Den globala datacentersektorn uppskattas stå för cirka 416 terawatt, vilket motsvarar cirka 3 procent av all energiefterfrågan. Sydostasien är i hög efterfrågan, och energibehovet ökar i takt med att länder i regionen lägger till ny datacenterinfrastruktur.
Oro över datacenters miljöpåverkan har fått vissa länder och stadsstater att införa restriktioner för byggandet av nya anläggningar. Till exempel pausade Singapore utvecklingen av nya datacenter 2019. Nu är det moratoriet över – men nya datacenter kan bara byggas "med resurseffektivitet i toppklass".
Pressen att förbättra datacenters miljöprestanda kommer inte bara från myndigheter och tillsynsmyndigheter. Operatörer av hyperskaliga datacenter som Google (Alphabet), Apple, Facebook (Meta), Amazon och Microsoft (GAFAM) strävar alltmer efter förbättringar. Förra året satte Google Data Centers upp målet att förse alla sina molndatacenter med koldioxidfri energi dygnet runt senast 2030.
Men vad innebär övergången till renare, mer hållbara anläggningar för utrustning som dieselgeneratorer?
Det bör noteras att generatorer i datacenter inte är stora utsläppare av koldioxid eftersom de används sällan och endast under korta tidsperioder. Dieselgeneratorer har dock fortfarande potential för förbättrad miljöprestanda genom generatoroptimering, minskning av periodiska fälttester och tillägg av avgasefterbehandling och biobränslen.
Utveckla en färdplan för hållbar utveckling
Generellt sett omfattar datacenter i Sydostasien tre stora energigrupper – kraftproduktion eller elförsörjning på plats; anläggningssystem, såsom kylning och kraftdistribution; och IT-system. Förbättringar inom vart och ett av dessa områden kan avsevärt bidra till ökad hållbarhet.
Generatorer tillhör den första gruppen och representerar verksamhetskritisk kraftproduktion på plats, huvudsakligen från diesel, men ibland från naturgas. Tier 1-datacenteroperatörer i länder som Singapore, Sydkorea och Japan specificerar generatorer med högre klass för att hjälpa dem att uppnå driftseffektivitet och minska kostnaderna.
En 4 MW dieselgeneratorsats tillhandahåller det mesta av den nödvändiga reservkraften. De ger en mycket tillförlitlig respons vid strömavbrott i det lokala överföringsnätet. Större kraftnoder har hög prestanda i ett litet format – avgörande när utrymmet är begränsat. Dessutom är diesel vanligt förekommande i de flesta regioner och kan förvaras säkert på plats, medan reservdelar och reparationer av generatorer är enkla att ordna.
Denna verksamhetskritiska roll innebär att de sällan används, vilket begränsar koldioxidutsläppen. Med det sagt är tillverkare mycket medvetna om behovet av att kontinuerligt förbättra miljöprestandan och därigenom avsevärt optimera generatorer.
Till exempel är Kohlers generatorer konstruerade för att uppfylla alla relevanta utsläppsstandarder i Sydostasien och andra viktiga regioner, inklusive Europa och USA. Denna överensstämmelse kan uppnås genom mycket optimerad intern generatordesign och efterbehandling.
Framsteg inom generatorunderhåll
Många dieselgeneratoroperatörer upplever ofta "våt uppbyggnad" där underförbrända gaser avlägsnas från avgassystemet, vilket gör att generatorn försämras och drastiskt minskar dess livslängd, och kan också leda till brott mot utsläppsreglerna. Detta inträffar främst när generatorer ofta körs med liten eller ingen belastning på grund av att datacentrets generatorer inte är dimensionerade för den erforderliga effekten, eller på grund av att det inte alltid finns tillräckligt med belastning tillgänglig under drift.
Det mest effektiva sättet att undvika en våt stapel under månatliga träningspass är att köra generatorn med den rekommenderade minimibelastningen. Men eftersom datacenteroperatörer inte vill övergå till att bygga laster kräver månatliga rutiner användning av lastbehållare, vilka kan användas för att komplettera eller utföra lastunderhållsaktiviteter. Detta lastbank testet fungerar som ett sätt att artificiellt öka belastningen på generatorn för att förbränna den ackumulerade belastningen.
Många anläggningar har lastreserver baserade på underhållsscheman som skapades för många år sedan. Moderna dieselgeneratorkonstruktioner använder nu en mängd olika tekniker för att förbättra driftseffektiviteten och minska gapet mellan kolven och kolvringarna, vilket gör att oförbränt bränsle kan komma ut. I kombination med framsteg som common-rail-system minskar denna utveckling rörelsebelastningar genom att inkludera förbränningsgaser och främja bildandet av formade laddningar.
Besparingarna genom att byta från månatlig belastningstestning till årlig belastningstestning är betydande. Till exempel förbränner en lastbankcykel på 3250 kW som körs i 30 minuter per månad cirka 660 gallon dieselbränsle och släpper ut 186 pund föroreningar per år. Som jämförelse förbrukar samma månatliga tomgångsövning mindre än 300 gallon per år, vilket minskar de totala föroreningsutsläppen per pund med cirka 82 % per år.
Förnybara biobränslen kommer in i mixen
Ett annat område för miljöframsteg är införandet av de senaste förnybara bränslena, såsom vätebehandlade vegetabiliska oljor (HVO), vilka ofta inkluderar paraffiniska biobaserade flytande bränslen som produceras från befintliga jordbruksråvaror, inklusive raps-, solros- och sojabönsolja. Dessa är rakkedjiga kolväten som är fria från aromater, syre och svavel och kan ge höga cetantal.
Viktigt är att HVO representerar en enkel och effektiv förnybar energilösning som är upp till 90 % koldioxidneutral. De är enklare att lagra än biodiesel, och de erbjuder en "plug-in"-lösning som kan användas i konventionella dieselgeneratorer.
Den kan också blandas med diesel för att underlätta övergången. Som ett resultat är många av Kohlers dieselgeneratorer för industrin redan kompatibla med HVO-paraffiniska syntetiska biobränslen.
Batterier och bränsleceller
Vad sägs om stegvisa revolutionerande lösningar som batterier och bränsleceller?
Batterier i stor skala baserade på framsteg inom litiumjonteknik i kombination med förnybar energi skulle kunna vara en potentiell lösning. Vissa hyperscalers arbetar med batterisystem i megawattskala.
Intressant nog skulle teknik för förnybar energi plus lagring potentiellt kunna användas i nätapplikationer – batterier på plats i anläggningar som datacenter skulle kunna användas för att hjälpa energibolag att hantera fluktuationer i nätet. Utmaningar för batteribaserade system inkluderar tillförlitlighet, kvalitet och kostnadseffektivitet, men forskning och utveckling pågår för att övervinna dessa problem.
Vätgasbränsleceller representerar också en spännande teknik som en miljövänlig reservkraftlösning. På samma sätt implementerar datacenteroperatörer och deras industriella partners konceptuella protonbytesmembranbränsleceller som kombinerar väte och syre i processen att producera vattenånga och elektricitet. I ett experiment användes ett bränslecellssystem på 250 kilowatt för att driva en rad datacenterservrar kontinuerligt i 48 timmar.
Utmaningarna för vätgas kommer från skalbarhet och kostnad. Det uppskattas att 100 ton vätgas krävs för att driva 30 MW IT-utrustning i 48 timmar. En leveranslastbil kan transportera 2 ton vätgas, så ett två dagar långt avbrott skulle kräva cirka 50 leveranser vätgas. Men vätgas är fortfarande en spännande möjlighet, och Kohler utvecklar en prototyp av en vätgasgenerator på 60 kW med hjälp av polymerelektrolytmembranbränslecellsteknik.
Nästa generations datacenter i Sydostasien måste vara grönare och mer hållbara än någonsin. Denna förändring kan komma från fortsatta framsteg på flera fronter – från nya underhållsstrategier och införandet av förnybara bränslen till användningen av avancerade bränsleceller och batterier för att säkerställa att mer hållbara datacenter blir verklighet.
