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Nov 27, 2023

熱の再利用はデータセンターを本当に持続可能なものにできるのでしょうか?

Il riciclaggio del calore è pubblicizzato come un modo per rendere sostenibili i data center e aumentare la produzione di calore.

熱の再利用は、データセンターを持続可能にし、脱炭素化を促進する方法として宣伝されています。 しかし、見た目よりも難しいです。

グレッグ・ヌーン著

マーク・ビョルンスゴードは注目されることに慣れてきている。 「10日前、私はそうではありませんでした」とディープグリーンの創設者は、デボン州エクスマスのプールを温めるためにデジタルボイラーの1つを設置したことで彼の会社が達成した前例のない知名度について言及した。 サーバーから発生する廃熱の利用（存在をほとんどの人が知らなかった資源）についての何かが、英国国民の想像力を捉えたようです。 それ以来、ビョルンスゴー社には、デジタル ボイラーに関する詳細情報を求める他のプールからのリクエストが殺到しています。また、これらの小さなデータ センターが独自の公共暖房プロジェクトでどのように使用されるかを知りたがっている地方自治体のリーダーからも同様です。

「ビジネスの観点から見ると、これは本当に素晴らしいことです。なぜなら、私たちはここ数年は考えていなかったような会話を始めているからです」とビョルンスゴー氏は言います。 それは時代の象徴でもあります。 ロシアによるウクライナ侵攻の影響もあり、エネルギー不安が前例のない変動を見せる中、電力価格の上昇に対する不安はヨーロッパ全土で過去最高となっている。 国家の天然ガスへの依存についての議論を引き起こすだけでなく、エネルギーをどのように節約し、より有効に利用できるかということに注目が集まっています。特に、航空業界よりも多くの二酸化炭素を排出するクラウド コンピューティング インフラストラクチャでは、そのおかげもあります。精巧で電力を大量に消費する冷却システム。

批評家たちは、電気と熱エネルギーをすべてデータセンターの外で、社会全体の利益のためにもっと有効に活用できると主張しています。 エネルギーは失われることはなく、単に形を変えるだけであるという物理法則に従うと、データセンターの電力供給に使用される何ギガワットもの電力が、冷却されないまま放置されていれば、数千の家庭や企業を暖める熱に変換される可能性があると考えられます。 この可能性により、ノルウェーとドイツでは、データセンター事業者に敷地内での熱再利用の計画（あらゆる計画）を義務付ける法律が可決され、同様のプロジェクトではクラウド温室、養魚場、住宅、オフィスが検討されています。 「それは良いことです」と、実践的なグリーン エネルギー ソリューションに対する大きな信念を公言するビョルンスゴー氏は言います。 いざというとき、彼は「今後10年間、宇宙レーザーや水素の分解、そして私たちが大好きな精緻な[プロジェクト]の試みに手を焼くことはできない」と主張する。

サーバーは急速に非常に熱くなります。人工的に冷却されていなかったら、一般的なバラエティラックが発火する可能性があります。 これにより、電力使用効率と呼ばれる比率を使用して計算される、データ センター全体の電気効率が必然的に低下します。 冷却よりも計算に使用できる電力が多ければ多いほど良いです。 しかし、最も効率的な冷却システムを使用したとしても、ほとんどのデータセンターの平均 PUE スコアは 2021 年を通じて 1.57 という不快なほど高いままでした。これは、これらの施設を流れる電力の 40% もが冷却に使用されていることを意味します。

理論的には、廃熱を再利用することで数値が下がり、データセンターが持続可能となり、地域社会に熱と暖かさをお得に提供できることになります。 AWS が地域暖房計画に参加しているダブリンや、あるデータセンター運営会社が 2035 年までに廃熱エネルギーを都市の 10% の暖房に利用するという目標を立てているストックホルムでも同様です。しかし、これらの計画は、これらのプロジェクトの多くが通常、大規模な資本投資によってのみ実現されることを思い出させます。特に、そのほとんどが高価なヒートポンプを使用して空冷データセンターからの熱を再利用しているためです。 代替案は、エッジ高性能コンピューティング ユニットの液浸冷却です。サーバーは液体 (通常は水または油) で囲まれ、銅のパイプで包まれて熱交換器を構築します。 これは、ディープ グリーン社の最初の粗雑なデジタル ボイラーのプロトタイプについても説明しています。このボイラーは、「コンピュータをぶら下げたマッサージ オイルの入った自作のバケツ、アルゴスのラジエーター、および魚のいる池のポンプ」で構成されていたとビョルンスゴー氏は言います。 「コンピューターをオイルの中に入れてラジエーターが熱くなっても、私たちは自殺しませんでした。」

データ センター オペレータが敷地内にさらに多くのコンピュータを詰め込めるだけでなく、浸漬冷却をエッジ コンピューティング アプリケーションに簡単に適応させることもできます。 たとえば、ドイツの企業 Cloud&Heat Technologies は 2017 年に浸漬冷却サーバーを使用してフランクフルトの超高層ビルを暖房する方法を実証しました。また、フランスのスタートアップ企業 Stimergy は廃熱を利用してパリのプールを温めました (施設はもともと地熱ボーリングを使用して温められていました)。 ）

Bjornsgaard 氏によると、Exmouth Leisure Center はこのテクノロジーの最新の応用例にすぎず、Deep Green が液浸冷却エッジ コンピューティングに正式に進出するのは初めてです。 彼は、最終的にはデジタルボイラーがプールの熱の最大 80% を生成することを望んでいます。 また、ユニットのサイズが比較的小さいということは、理論上、ボイラーが通常設置される場所であればどこにでも設置できることを意味します。 「これは世界中の工場室の土地強奪だ」とビョルンスゴー氏は言う。 「これらは、エッジ コンピューティングを実現するために必要となる将来の高価値の場所です。」

しかし、これがすぐにサーバー ファームの無数の保管庫やメンテナンス ルームへの大規模な断片化につながるとは期待しないでください。Deep Green のデジタル ボイラーは、ほとんどの場合、高度なコンピューティング タスクのみを処理します。 しかし、この熱再利用モデルを採用するということは、HPC アプリケーションの炭素寄与が、これらのサービスへの依存の増大に比例して増加する必要がないことを意味します。 「タンパク質を折り畳んだり、映画をレンダリングしたり、気象パターンをモデリングしたり、あるいはロボットが代わりにやってくれることなら何でも、それらは遅延に敏感なタスクではありません」とビョルンスゴー氏は言う。 「これらの仕事はスケジュールに入れることができ、私たちの敷地内で行うことができ、その熱量をすべて取り込むことができます。」

実際のメリットが明らかであれば、なぜそのアイデアがまだ実現していないのでしょうか? その理由の 1 つは、非常に明白に歴史的瞬間です。明らかに、私たちは西側のエネルギー安全保障が今ほど不安を引き起こす時代ではありませんでした。また、初期費用もあり、エッジヒートの場合は、 Deep Green のようなソリューションを再利用するということは、このテクノロジーが依然として断固として斬新であるという事実にあります。 Bjornsgaard 氏は、デジタル ボイラーの提案が平均的な CIO にとってどれほど珍しいものに聞こえるかを想像するのが好きです。 「聞いたこともないようなランダムな人々が、クラウド コンピューティングをすべて取り出して、地元の公営住宅プロジェクトに放り込めばいいと言っているのに、IT 部門の責任者は『ノーサンキュー！』と言います。」と彼は言います。 「IBMを買収したからといって解雇される人はいない。」

しかし、拡大し続けるクラウドの二酸化炭素負債の削減に取り組むには、想像力豊かな思考が必要になる、と創設者は付け加えた。 明確なガイドラインが設定され、中央政府によって通知されれば役立つだろうと彼は付け加えた。 「高性能コンピューティングのすべて、熱を取り戻す必要があります」と Bjornsgaard 氏は言います。 「データセンターには高性能コンピューティングを設置してはならないというのが法律であるべきです。」

それが起こる見通しは遠いようです。 ノルウェーとドイツには、熱の再利用によってデータセンターを持続可能にするために事業者にあらゆる措置を義務付ける規則があるが、EU全体のガイドラインはミルクトーストとして批判されており、英国や米国の政府がクラウドプロバイダーにそのような取り組みを促すことに大きな関心を示している兆候はほとんどない。廃熱をより効果的に管理します。 次に、ハイパースケーラーです。 「我々に必要なのは、大手企業がこの問題を真剣に受け止め始めることだ」とビョルスガード氏は言う。 再生可能エネルギーがクラウド資産にどのように電力を供給しているかについて話すのは結構なことですが、このセクターの二酸化炭素寄与の隠れた大部分を構成する間接的なスコープ 3 排出についてはほとんど注目されていない、と同氏は主張します。

現在、Bjornsgaard は英国国内外の顧客に追加のデジタル ボイラーを提供することに重点を置いています。 卸売エネルギー価格が下落するにつれて、このモデルへの熱意が薄れるのではないかと彼は心配しているのだろうか？ 起業家はそうは思わない。 最終的には、ヨーロッパの天然ガス輸入への依存を減らすことで、市場価格は変動し続けることになる。 さらに、廃熱をリサイクルすることの価値提案は明らかだとビョルンスゴー氏は主張します。 「たとえあなたがシロクマや気候変動のことを気にしていなかったとしても、それは単なる経済の問題です」と彼は言います。