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現在のデータセンターにとって重要な課題の一つは、最も費用対効果が高く持続可能な方法で施設を運営するための最適な運用方法を構築することです。脱炭素化、特に持続可能な熱の再利用は、回復力を備え、今後ますます頻繁に発生する異常気象に耐えられる能力を備えたデータセンターを維持するために不可欠な要素です。
持続可能なデータ センターを構築する上で重要な要素は、水の使用を減らすか、なくすことです。世界各地で極度の干ばつが増加していること、また政府の規制や水道使用料が高額であることから、水の過剰使用は非倫理的であるだけでなく、場合によってはコストがかかり、厳しく規制されることになります。
水使用量を削減するため、北米のデータセンターでは空冷チラーの導入が進んでいます。このクローズドループ装置の画期的な進化により、オペレーターは柔軟な対応が可能になり、その結果、電力、インフラ、運用コストを削減できます。データセンターに最適なチラーを選ぶ際の万能なソリューションはありませんが、空冷チラーには次のような多くの利点があります。
● 節水：
空冷チラーはクローズドループで動作し、蒸発、ブローダウン、ドリフトが発生しないため、水を消費しません。このため、水不足の場所や水が高価な場所で好まれる選択肢となっています。
● メンテナンスの軽減：
多くの水冷チラーアプリケーションでは冷却塔が必要となり、メンテナンスが重要になります。冷却塔には汚染物質を防ぐための水処理プログラムが必要です。さらに、冷却塔は水を蒸発させるため、蒸発した水を補充するために大量の補給水を用意する必要があります。空冷チラーでは、こうした面倒なメンテナンスが不要になります。
● 極端な天候に対する耐性の向上：
大規模なデータセンターは、気温が極端に高くなる可能性のある地域や遠隔地に建設されることが増えています。気温が氷点下になる場所に設置する場合、空冷チラーは冷却塔の設置が不要なため、操作が簡単になります。冷却塔は、氷点下の環境でも安全に操作できるように、特別な制御シーケンス、水槽用ヒーターまたは室内排水ポンプが必要になることがよくあります。
● 配送と設置の簡素化：
空冷チラーは一般的に「パッケージ システム」です。つまり、凝縮器、コンプレッサー、蒸発器を含むシステムは、最適なパフォーマンスと信頼性が得られるように工場で設計および構成されます。これにより、設計と配送の時間が短縮され、設置が簡素化されます。
多くの水冷チラーシステムは、適切に機能するために冷却塔から連続的に供給される流水が必要なオープンループを採用しています。冷却塔に代わり、冷却器を使用したクローズドループシステムを使って熱を外部に放熱することも可能です。この方法では、一度設置されると外部の水源を必要とせずに、ループ内の水を再利用することができます。
水冷チラーは、空冷チラーよりも大きな能力を持っており、非常に大規模な施設や屋根のスペースが限られている場所に最適な選択肢です。クローズドループを使用することで、水冷アプリケーションを最適化することができます。この設計は新しい施設や既存の施設に実装することが可能です。
データセンターの設計におけるもう一つの主要な革新は、熱の回収と再利用です。ヨーロッパでは既に人気があり、北米でも支持を集めています。これは、データセンターサーバーから高品質な熱を捕捉・除去し、地域の熱供給ネットワークに転用するプロセスです。再利用される熱は、工業施設、学校、病院などの施設の暖房に利用されることがあります。この方法により、データセンターから発生する熱エネルギーを有効利用し、環境への負荷を軽減しながら、他の施設のエネルギー効率を向上させることができます。
このアプローチは、データセンターが都市環境の近くにある場合に最も効果的に活用されます。浸漬冷却技術の進歩により、さらに多くのデータセンターが都市近くに建設され、熱の再利用を活用することができるようになっています。具体的な例としては、水利用熱ポンプを使用して水温を商業用、産業用、または住宅用のお湯のレベルまで上げることがあります。これにより、データセンターが生み出す熱を利用することができ、より少ないエネルギーで再生することができます。これによって、データセンターは熱の再利用を促進し、より持続可能なエネルギー効率を実現することが可能となります。
大規模な運用に特に重要なのは、主要な冷却メカニズムではなく、補助冷却システムとして機能する装置を追加することです。二次冷却オプションは効率を高めるだけでなく、事業に重要な冗長性を追加します。ますます人気が高まっている 2つの興味深い例として、熱を空間に放出するプロセスと太陽光発電による冷却装置があります。
● 熱を空間に放出するプロセス ：
小規模なデータ センターや、大規模な運用における補助冷却機能として最適です。これは、大気やオゾンを迂回して特定の波長の熱を放出する特殊なフィルムを使用したパネルを設置するプロセスです。この技術はデータセンター全体を冷却するのには適しませんが、このパネルで熱の10～15％を放出できます。パネルの設置は、従来のソーラーパネルとほぼ同じであるため、運用効率を高める簡単な方法です。
● 太陽光発電による冷却装置：
このプロセスでは、データセンターは既存の冷水プラントに隣接して冷却水プラントを設置しますが、これを電力グリッドに接続するのではなく、直接太陽光発電装置に接続します。これにより、データセンターは昼間に電力を収集し、熱エネルギー貯蔵（TES）タンクを充電し、経済的に最も価値のある夜間にその電力を利用することができます。この方法には莫大な経済的なメリットがあります。なぜなら、太陽光発電が電力グリッドにとって価値のない（一部の地域では）昼間にTESタンクを充電し、夜間に主要な冷水プラントからの電力消費を削減できるからです。
世界中でますます多くのデータが消費、転送、保存されるようになるにつれ、データセンターは日常のインフラストラクチャの重要な一部となっています。将来に向けた展望を持つ先進的なデータセンター運営者は、今すぐ脱炭素化と持続可能性の取り組みを開始する必要があります。
これは地球に利益をもたらすだけでなく、コストの削減と効率の向上にも役立ちます。
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