Energioptimalisering av datasentre gjennom utnyttelse av overskuddsvarme

Abstract

Denne bacheloroppgaven utforsker energioptimalisering av datasentre gjennom utnyttelse av overskuddsvarme. Norge er et attraktivt land for etablering av datasentre. Regjeringens satsning som datasenternasjon fremhever viktigheten av å finne bruksområder for varme som ellers går tapt til omgivelsene.

Potensialet for utnyttelse av overskuddsvarme blir utforsket gjennom en ståstedsanalyse som tar for seg dagens status for norske datasentre, og en case-studie med ulike fokusområder for utnyttelse av overskuddsvarme. I tillegg gjøres det utregninger for å bevisstgjøre rundt fysiske utslipp fra bruk av datasentre.

I scenario 1 undersøkes det hvor effektivt det er å levere overskuddsvarmen til fjernvarmenettet. I scenario 2 utforskes ulike teknologier som kan brukes internt i datasenteret for å konvertere overskuddsvarme til elektrisitet. Resultatet peker på stirlingmotor og en ORC-teknologi som de eneste teknologiene med overskuddsproduksjon av elektrisitet. ORC-teknologien ble også funnet lønnsom i et økonomisk perspektiv.

Hovedproblemet med å utnytte overskuddsvarme er den lave temperaturen. Dette øker behovet for elektrisk energi brukt til å heve temperaturen med varmepumpe. Valg av kjølesystem er dermed essensielt for å gi høyest mulig returtemperatur fra datasenteret.

I scenario 3 ble det kartlagt bruksområder for utnyttelse av overskuddsvarme, basert på temperaturen. Mulighetene i scenariet og de begrensede mulighetene i scenario 2 fremhever viktigheten av en bærekraftig sirkulærøkonomi og samarbeid mellom ulike bransjer for å utnytte overskuddsvarmen.

This bachelor thesis explores energy optimization of data centers through the utilization of excess heat. Norway is an attractive lcountry for establishing data centers. The government's focus on becoming a data center nation emphasizes the importance of finding applications for heat that would otherwise be lost to the environment.

The potential for utilizing excess heat is examined through a situational analysis that addresses the current status of Norwegian data centers, along with a case study focusing on various areas for utilizing excess heat. Additionally, calculations are performed to raise awareness about physical emissions from data center usage.

Scenario 1 investigates the effectiveness of delivering excess heat to the district heating network. In scenario 2, various technologies for converting excess heat into electricity within the data center are explored. The findings point to Stirling engines and ORC-technology as the only technologies with excess electricity production. The ORC-technology was also found to be profitable from an economic perspective.

The main challenge in utilizing excess heat is the low temperature. This increases the need for electrical energy used to raise the temperature with a heat pump. Therefore, the choice of cooling system is essential to provide the highest possible return temperature from the data center.

In scenario 3, potential applications for utilizing excess heat based on temperature were mapped out. The opportunities in this scenario and the limited options in scenario 2 highlight the importance of sustainable circular economy principles and collaboration between different industries to utilize excess heat.