Дата-центры работают круглосуточно: серверы беспрестанно греются и нужно еще отдельно тратить электроэнергию, чтобы выбросить это тепло в атмосферу. Мириться с этим никак нельзя, поэтому существует множество проектов, где дата-центры интегрируют в городские инфраструктурные системы для централизованного обогрева жилых и общественных зданий. Под катом — несколько интересных примеров таких систем. Поехали!
Первая ласточка из середины 2010-х: эксперимент с домашними серверами в Нидерландах
В середине 2010-х голландский стартап Nerdalize попробовал использовать тепло от вычислений для обогрева обычных домов. Компания разработала устройство под названием e-Radiator — по сути, настенный блок с сервером внутри. Он подключался к интернету, выполнял вычислительные задачи для клиентов компании, а все выделяемое тепло использовалось как отопление.
Первые установки появились в 2014 году в рамках пилотной программы: несколько домов получили e-Radiator бесплатно, а электроэнергию для работы устройства оплачивала сама Nerdalize. Позже стартап объявил о партнерстве с энергетической компанией Eneco и планировал расширить проект до 42 домов в Амстердаме и соседних городах.
Один e-Radiator может поддерживать комфортную температуру в небольшой комнате при уличных нулях, и это давало заметную экономию. Но у системы есть ограничения: тепла хватает только для маленьких помещений, установка требовала согласования с домовладельцами, а работа зависела от стабильного интернета. Кроме того, блок нужно было обслуживать, что осложняло масштабирование проекта.
Когда пилотные проекты подошли к концу, Nerdalize не удалось привлечь финансирование. В 2019 году стартап объявил о банкротстве. Несмотря на это, именно их эксперимент оказался одним из первых практических примеров использования распределенных вычислений как источника тепла и заложил основу для более поздних проектов.
Великобритания: мини-дата-центр в садовом сарае
В Брейнтри, графство Эссекс, 76-летний Терренс и его жена Лесли стали участниками пилотной программы SHIELD, которую UK Power Networks запустила вместе с Eastlight Community Homes. Проект SHIELD направлен на то, чтобы проверить, может ли тепло от вычислительных систем заменить часть расходов на отопление в обычных домах. Бунгало Бриджесов выбрали как один из тестовых объектов: зимой их счета за энергию были особенно высокими, что сделало дом подходящим для эксперимента.
В садовом сарае поставили HeatHub — небольшой вычислительный блок Thermify. Внутри него — 56 Raspberry Pi, полностью погруженные в минеральное масло. Тепло от модулей уходит в дом и используется для подогрева воды. Электричество для работы HeatHub оплачивает сама компания, а Бриджесы вносят только фиксированный взнос — около 5,6 фунтов стерлингов в месяц.
До участия в проекте семья тратила на отопление около 375 фунтов ежемесячно, особенно зимой, когда Лесли из-за проблем со здоровьем нужно поддерживать стабильное тепло. После установки HeatHub расходы снизились до 40–60 фунтов. Дополнительную экономию обеспечивают солнечные панели и домашний аккумулятор.
У системы есть и свои минусы. Для работы нужен стабильный интернет, а вентиляторы блока заметно шумят, если сарай стоит рядом с домом. Проект все еще на стадии испытаний: Eastlight устанавливает такие устройства в обычных домах и смотрит, насколько они эффективны.
…и бассейн на тепле от «цифрового котла»
В городе Эксмут (Девон) компания Deep Green установила в местном Exmouth Leisure Centre «цифровой котел» — компактный модуль с серверами. Устройство стоит в отдельном помещении центра, работает в иммерсионном охлаждении на минеральном масле и передает тепло в систему подогрева бассейна.
Такая схема помогает поддерживать температуру воды на уровне 27–30 °C. По данным центра, это покрывает около 60% потребности в подогреве. Энергетическая компания Octopus Energy вложила средства в развитие технологии, и Deep Green планирует устанавливать такие модули в других бассейнах и общественных зданиях.
У решения есть и свои ограничения. Один модуль способен обслуживать только один объект, и для установки нужно подходящее помещение с доступом к коммуникациям. Но даже с такими условиями проект показывает, что небольшие вычислительные узлы могут не только выполнять задачи для клиентов, но и снижать затраты на отопление в общественных зданиях.
Швеция: тепло ЦОД для городской сети
В Стокгольме работает программа Stockholm Data Parks, созданная городскими властями вместе с энергетической компанией Stockholm Exergi и операторами инфраструктуры Ellevio и Stokab. Ее задача — подключать дата-центры к системе центрального отопления и направлять избыточное тепло серверов в городской теплоконтур.
Схема проста: тепло от ИТ-оборудования отбирается через теплообменники и передается в сеть районной котельной. По оценкам Stockholm Exergi, каждый мегаватт тепловой мощности дата-центра способен обеспечить теплом примерно 500–700 квартир. В проект уже включены несколько площадок, в том числе объекты операторов DigiPlex и Interxion, а общий объем восстановленного тепла продолжает расти.
Инициатива стартовала в 2017-м. Цель — к 2035 году покрывать до 10% потребностей Стокгольма в отоплении за счет тепла дата-центров. Для этого город активно привлекает операторов: подключение к теплосети снижает расходы на охлаждение и делает эксплуатацию более предсказуемой, особенно зимой.
Основное ограничение — инфраструктура. Дата-центр должен находиться рядом с магистральной теплосетью, иначе потери становятся слишком высокими. Кроме того, требуется модернизация теплообменников и каналов охлаждения на стороне площадки. Несмотря на эти условия, модель работает: город подтверждает, что уже несколько дата-центров поставляют тепло в сеть, а программа продолжает расширяться.
Франция: сервер в форм-факторе радиатора
Устройство QH-1 от французской компании Qarnot выглядит как обычный настенный радиатор, но внутри находится небольшой сервер. Пока он выполняет вычислительные задачи (рендеринг, финансовые расчеты, обработку данных), все выделяемое тепло сразу отдается в комнату.
Модель QH-1 появилась в 2013 году и стала первым примером распределенных вычислений, встроенных в бытовое отопление. Позже компания представила более мощные версии, сохранив общий принцип: вычисления идут на стороне Qarnot, пользователю достается тепло. Электричество для серверов оплачивает сама компания, поэтому отопление для жильцов обходится почти бесплатно — они платят лишь за установку и обслуживание, если оно требуется.
Qarnot внедряет такие устройства в разных городах Франции. Один из проектов работает в Бордо: в нескольких домах социального жилья установлены радиаторы нового поколения, которые подключены к системе удаленного управления. По данным Solar Impulse Foundation, такая схема позволяет сократить углеродный след на 70–75% по сравнению с традиционными решениями, поскольку вычисления распределяются по теплым помещениям и не требуют отдельного охлаждения в дата-центрах.
Ограничения у подхода есть. Теплоотдача зависит от нагрузки на сервер, поэтому радиатор не заменяет полноценную отопительную систему; он скорее снижает общие расходы. Кроме того, устройства требуют ухода — например, периодической очистки от пыли. Несмотря на это, Qarnot продолжает расширять проекты, включая установки в офисах, учебных заведениях и небольших коммерческих объектах.
Куда идем дальше?
Проекты в разных европейских городах показывают, что тепло от серверов можно использовать в обычных домах или общественных зданиях. Подходы у всех разные: от радиаторов-серверов до локальных модулей и подключения дата-центров к городской теплосети. Ограничения тоже есть — теплоотдача не всегда постоянная, нужна инфраструктура, а сами системы пока остаются экспериментальными.
Но общий тренд заметен: по мере роста вычислительной нагрузки появляется все больше инициатив, которые пытаются использовать эту энергию в быту, а не выбрасывать ее в атмосферу. И хотя эти решения пока точечные, они задают направление, в котором цифровая инфраструктура может развиваться дальше — ближе к пользователю и с меньшими энергетическими потерями.