Хабрахабр

Энергоэффективность: подходы, которые мы тестируем в России

Я расскажу про геоохлаждение и геообогрев базовых станций сотовой сети, ветрогенерацию, практику солнечной энергетики (в частности, для обсерватории), генерацию тепла и энергии из биологических отходов, охлаждение дата-центра от реки, оптимизацию классических систем и немного про управляющий всем этим софт. Привет!

Начнём с реки в Сибири:

А ТЭЦ питается водой от реки. Проектировали ЦОД рядом с ТЭЦ. Мы подумали: как это замечательно, что кому-то нужна тёплая вода! Собственно, температура воды в реке от 0 до +15, а ТЭЦ надо +25. В итоге подогреваем воду в среднем на один градус (зависит от вычислительной нагрузки и времени года) и передаём чуть более тёплую в контур ТЭЦ. И сели с теплообменником на эту подпитку. PUE ЦОДа — 1,15 круглый год.
От ТЭЦ не убудет, а для нас получается очень эффективно.

Автономность базовых станций

Вот тут в посте было больше деталей.

Использовали ветрогенерацию и солнечные батареи. Если очень коротко, то мы попробовали обеспечить автономное питание нескольких базовых станций. В итоге в Самаре и Мурманске всё работает. Были сложности с выбором ветряка, выбором батарей, монтажом, ветряком, который сдуло жестоким и беспощадным ветром, и много других приключений. ч. Развиваем тему, в т. Сейчас общаемся с потенциальными заказчиками на Дальнем Востоке. готовы строить крупные системы.

Пример интерфейса системы мониторинга и управления электроснабжением автономных базовых станций:


Внизу стабильная температура для средней полосы России — примерно 6–10 градусов круглый год. На них же мы пробовали геозонд: бурится скважина глубиной от 30 до 100 метров. Мы обкатывали схему для отопления помещения базовой станции зимой и утилизации избыточного тепла от работы оборудования летом (то есть охлаждения станции). В зависимости от теплопроводности материала грунта можно обеспечить порядка 50 Вт тепловой мощности на метр длины геозонда.

И работает как танк — надёжно. Результат — да, работает, стоит недорого + эксплуатация и техническое обслуживание почти ничего не стоит. Сама система стоит настолько дёшево, что её невыгодно продавать, т. Мороки с этими инсталляциями никакой, но денег в этой сфере мало, поэтому мы пока приостановили эксперименты. накладные расходы получаются дороже, чем она сама стоит. к. Есть ощущение, что в ряде регионов это будет востребовано.

Прямо берёшь из земли +8, подаёшь воду, она проходит через теплообменник и возвращается обратно подогретой, допустим, 10–12 градусов. Возможно, для объектов, где есть ограничение по входной мощности, не очень критичен точный температурный режим. Зимой — наоборот. И ты с лёгкостью поддерживаешь диапазон внутри. А за ней — снег. За лето прогревается грунт — так, что зимой вокруг базовой станции аж трава зелёная. Мы с +8 вот начали, в конце лета у нас, допустим, +18 земля. За лето так разогрели землю вокруг, на глубину там метров 30, что её потом всю зиму не может заморозить, она всё отдаёт и отдаёт тепло. Затраты — цена скважины и насос.

Оптимальным образом совместили геоохлаждение и потребности базовой станции. Наша заслуга в том, что мы понимаем, как всё работает и что реально нужно. Что можно с гораздо более широким диапазоном температур работать, что можно внутри электричество экономить, что можно без чиллера обойтись одним насосом — об этом мало кто думает. То есть под определённую задачу нашли оптимальное решение.

Автономность обсерватории

Вот здесь мои коллеги из инженерного спецотряда рассказывали, как ездили в Чили монтировать энергоблок и ИТ-начинку станции и как сразу «что-то пошло не так».

И сразу же благополучно их засыпал, чтобы не лазили грызуны, — и мы не смогли просунуть кабель
Местный подрядчик смонтировал купола, солнечные батареи и проложил кабель-каналы.

Там много автономного управления: сервер обсерватории сам контролирует параметры электропитания, нагружает солнечные панели, управляет зарядом солнечных батарей, запускает и останавливает резервный (аварийный) источник питания станции (дизель), сам управляет питанием. На 100% автономное электроснабжение обсерватории в Чили (к ней вообще не подводится никакого внешнего питания) — полностью наша разработка (на основе оборудования вендоров), мы проектировали HLD, LLD большей части систем и обеспечивали интеграцию всего. В общем, ничего космически сложного, просто увязано много консолей в одну приборную панель и прикручена куча скриптов — до стадии, когда это стало почти фреймворком. Помимо этого, сервер сам реагирует на события безопасности вроде пересечения периметра, сам переключает каналы и перезагружает маршрутизатор.

К закату появилась нагрузка.
Солнце кончилось, пошёл закат — батарейки начали разряжаться. Нагрузка скачет-скачет. Это ток батареи. Потом, скорее всего, это охлаждение телескопов включили

Сейчас планируем интегрировать солнечную электростанцию мощностью 0,5 МВт в проект дата-центра в стране с похожим солнечным профилем.

Генерация тепла и электроэнергии из твёрдых бытовых и промышленных отходов

Уже сейчас нами проработаны решения, готовые встать на эксплуатацию. Это интересная тема для аграрных комплексов и промышленности с большими объёмами отходов производства, крупных населённых пунктов с проблемами утилизации мусора. Очень серьёзный вопрос, поскольку решает сразу две проблемы — и мусора, и энергии. И прибыльно.

Можно перерабатывать кожу, кизяк, навоз коровы или птицы, получать биогаз и удобрения или сжигать кости и получать чистейший уголь. Есть законодательно установленный перечень видов возобновляемых источников энергии, и среди всего прочего к ним относятся бытовые и промышленные отходы, в частности отходы мясокомбинатов и ферм. Можно перерабатывать просто мусор, тот, что складируется на свалках, и тот, что в очистных сооружениях (что из воды выделяется, ну, в основном фекальные массы) Это хорошее сырьё для переработки — например, для термолиза.

Просто сжигать, чтобы утилизировать… Такие заводы уже сейчас планируется делать в Подмосковье, Казани и Тульской области. Причём сжигание — это не так просто. Но можно поступать и куда хитрее, используя разные химические процессы, высокие температуры горения.

И вот уже газ сжигают. Интереснее сжигания, например, термолиз: суть в том, что мусор не сжигают, а нагревают при невысокой температуре и из него начинает выделяться газ. Мусор чуть меньше в объёме становится и продолжает свой жизненный путь на опрессовке и/или свалке.

Но тут температуры уже недетские, плавления металлов. А ещё интереснее глубокое сжигание отходов: получается чистейший углерод (то есть почти уголь активированный). У них есть спрос на такого формата уголь, в т. В Европе это хорошо работает. в медицину. ч. Продукт хорошо стоит, он дорогой.

Собирается из фермы, закидывается в лагуны, лежит там 3–4 месяца, и это называется типа «перегнивание». Очень перспективно выглядит переработка навоза. Точно так же можно перерабатывать его в биогазовых установках. Он становится удобрением. Там живут бактерии, которые в ходе брожения массы выделяют газ, содержащий метан.
Потом очистка газа — и либо его сжигают, либо подают на газопоршневые машины. Это бак, куда сливается вся биомасса.

Холод из тепла

Есть такая штука — АБХМ, абсорбционная холодильная машина. В своё время продумывали, как с помощью неё вырабатывать холод из энергии солнечного тепла. Солнце нагревает теплоприёмник, дальше это всё передаётся на АБХМ, и мы получаем в результате захоложенную воду для климат-контроля офисного или торгового центра.

Пока остановились на опытах: старые добрые тригенерационные центры выглядят куда понятнее для заказчиков.

Докручивание классических систем

Довольно плотно поработали со специалистами вендора для сейсмоустойчивого дата-центра. Но наш многолетний опыт проектирования и инженерная подготовка команды позволили много чего поменять в обычных системах. В итоге получилась система с очень высокими расчётными параметрами. Проверить с полной нагрузкой пока нет возможности — дата-центр ещё испытывается.

От системы с мокрыми градирнями отказались сразу: влажность высокая, а вода дорогая. Удалось добиться среднегодового показателя PUE 1,25–1,3 при пиковых значениях менее 1,5: глубокая оптимизация системы «чиллер — фанкойл» — пришлось покопать данные по климату региона, цене за воду и электричество, росту мощностей. Нашли такие, с высоким EER как при максимальных, так и при минимальных нагрузках. Идея в чём: ЦОД практически никогда не работает на полную мощность, значит, нужны чиллеры с широким диапазоном энергетической эффективности. д. Вендор — компания крупная, но всё больше по холодилке для супермаркетов и т. — даже сам не знал, что так можно.

Сопротивление в сети удалось снизить с помощью прямых широких трасс и применения оборудования с минимальным гидравлическим сопротивлением. В итоге нашли винтовой чиллер с инверторным приводом, который обеспечивает высокий EER не только при максимальной нагрузке на систему кондиционирования, но и при минимальной. Выбор больших фанкойлов с энергоэффективными вентиляторами позволил уменьшить потери при протоке воздуха. Сумели подобрать сочетание чиллеров и фанкойлов так, что разница температуры жидкости на входе и на выходе составила 7 °C вместо стандартных 5 °C. В итоге, благодаря комплексной оптимизации системы охлаждения, расход электроэнергии снизился на 20%.

Помимо перечисленного, ставим системы бесперебойного питания большой мощности (единицы и десятки мегаватт), это тоже поможет в оптимизации систем охлаждения.

Промежуточные итоги

Много что выглядит перспективно, но поделиться опытом внедрений пока не могу. Наша команда за последние пару лет успела написать управляющий софт для автономных станций (скриншоты видно выше) и поставить много опытов. Всё остальное время мы занимались инфраструктурой стадионов, узлами спецсвязи и системами безопасности. Когда футбольный сезон кончится, думаю, вернёмся к энергоэффективности уже более плотно.

Ссылки

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть