Datakeskusten hukkalämmön talteenotto ja hyödyntäminen
Merilä, Markus (2016)
Merilä, Markus
Kymenlaakson ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201604224851
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201604224851
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli tehdä selvitys teknologioista, jotka soveltuvat datakeskuksissa syntyvän hukkalämmön hyödyntämiseen ja selvittää, minkälaista hyötyä niillä on mahdollista saavuttaa. Työ rajattiin käsittelemään megawattiluokan datakeskuksia sekä hukkalämmön hyödyntämiseen soveltuvia järjestelmiä. Datakeskusteollisuus on tällä hetkellä nopeimmin kehittyvä teollisuudenala ja energiankuluttaja.
Lukijalle annetaan yleiskäsitys nykyaikaisten teollisen mittakaavan datakeskusten toiminnasta ja rakenteesta. Keskeisenä tarkastelun kohteena on datakeskusten energiatehokkuuteen vaikuttavat järjestelmät sekä niiden toiminta. Hukkalämmön hyödyntämiseen soveltuvien tekniikoiden teoria käydään läpi. Myös alan keskeisimmät standardit sekä energiatehokkuuden mittausmenetelmät esitellään.
Osana työtä toteutettiin kyselytutkimus kotimaisille kaukolämmön toimittajille. Kyselyn tavoitteena oli selvittää kaukolämmön toimittajien kiinnostusta hyödyntää hukkalämpöä osana liiketoimintaansa, sekä hukkalämmön vastaanottokapasiteettia. Kyselyn tuloksista ilmeni, että asenne hukkalämmön hyödyntämistä kohtaan on erittäin positiivinen ja kiinnostusta löytyy, mikäli teknistaloudelliset edellytykset täyttyvät.
Selvitystyön tuloksena erilaiset lämmitysratkaisut, kuten kaukolämpö, ovat kannattavin vaihtoehto hukkalämmön hyödyntämiseen. Työssä tutkittiin myös teknologioita, joita on mahdollista hyödyntää alueilla, joilla kaukolämpöverkkoja ei ole. Näistä adsorptiojäähdytys sekä PCM Engine -teknologiat osoittautuivat lupaavimmiksi. PCM Engine -teknologia on ainoa, joka kykenee hyödyntämään erittäin alhaisia, jopa 25 °C lämpötiloja energianlähteenä. PCM Engine -prosessilla voidaan muuntaa hukkalämpöä takaisin sähköenergiaksi, noin 3 – 4%:n hyötysuhteella.
Lukijalle annetaan yleiskäsitys nykyaikaisten teollisen mittakaavan datakeskusten toiminnasta ja rakenteesta. Keskeisenä tarkastelun kohteena on datakeskusten energiatehokkuuteen vaikuttavat järjestelmät sekä niiden toiminta. Hukkalämmön hyödyntämiseen soveltuvien tekniikoiden teoria käydään läpi. Myös alan keskeisimmät standardit sekä energiatehokkuuden mittausmenetelmät esitellään.
Osana työtä toteutettiin kyselytutkimus kotimaisille kaukolämmön toimittajille. Kyselyn tavoitteena oli selvittää kaukolämmön toimittajien kiinnostusta hyödyntää hukkalämpöä osana liiketoimintaansa, sekä hukkalämmön vastaanottokapasiteettia. Kyselyn tuloksista ilmeni, että asenne hukkalämmön hyödyntämistä kohtaan on erittäin positiivinen ja kiinnostusta löytyy, mikäli teknistaloudelliset edellytykset täyttyvät.
Selvitystyön tuloksena erilaiset lämmitysratkaisut, kuten kaukolämpö, ovat kannattavin vaihtoehto hukkalämmön hyödyntämiseen. Työssä tutkittiin myös teknologioita, joita on mahdollista hyödyntää alueilla, joilla kaukolämpöverkkoja ei ole. Näistä adsorptiojäähdytys sekä PCM Engine -teknologiat osoittautuivat lupaavimmiksi. PCM Engine -teknologia on ainoa, joka kykenee hyödyntämään erittäin alhaisia, jopa 25 °C lämpötiloja energianlähteenä. PCM Engine -prosessilla voidaan muuntaa hukkalämpöä takaisin sähköenergiaksi, noin 3 – 4%:n hyötysuhteella.