22.11.2021 Artikkeli

Hukkalämmöstä hyötylämmöksi – uusi standardi parantaa datakeskusten energiatehokkuutta

Tietoliikenteen päästöjen vähentämiseksi tarvitaan ratkaisuja, ja katseet kohdistuvat nyt runsaasti sähköä kuluttaviin datakeskuksiin. Uuden ERF-standardin avulla datakeskukset voivat luotettavasti ja vertailukelpoisesti mitata, kuinka suuri osuus niiden tuottamasta lämmöstä saadaan hyötykäyttöön. Suomalaisten asiantuntijoiden johdolla valmisteltu kansainvälinen standardi auttaa datakeskuksia leikkaamaan paitsi hiilidioksidipäästöjään myös kustannuksiaan.

Kun teet Google-haun tai käynnistät nettivideon, palvelin hyrähtää jossakin datakeskuksen uumenissa ja kuluttaa sähköä. Tämä sähkönkulutus muuttuu suurelta osin lämmöksi, joka on poistettava konesalista. Lämpö karkaa taivaan tuuliin, ellei sitä oteta talteen ja käytetä hyödyksi.

Koska maailman datan kulutukselle ei näy kattoa, myös datakeskusten päästöt uhkaavat kasvaa entisestään. Maailman datakeskusten toiminnasta on arvioitu syntyvän jo yhtä paljon hiilidioksidia kuin kaikesta lentoliikenteestä ennen koronapandemiaa. Datakeskusten energiatehokkuuden parantamisessa standardeilla on merkittävä rooli. Elokuussa 2021 valmistunut ERF-standardi ISO/IEC 30134-6:2021 Information technology — Data centres key performance indicators — Part 6: Energy Reuse Factor (ERF) on osa laajempaa standardien sarjaa, jolla tuetaan tietotekniikan ympäristönäkökulmat huomioivaa kehitystä, toimintaa ja johtamista.

Hukkalämpö kiertoon ja kustannukset kuriin

Datakeskusten energiatehokkuuden parantamisessa lämmön talteenotto on keskeinen keino. ERF-standardin avulla datakeskukset voivat osoittaa luotettavasti ja vertailukelpoisesti, kuinka suuri osuus niiden tuottamasta lämmöstä saadaan hyötykäyttöön. Standardia laadittaessa käytiin paljon keskustelua mittareista. Lopulta standardi laadittiin ERF:n (Energy Reuse Factor) ympärille. ERF on yksinkertainen mittari, jolla voidaan osoittaa datakeskusten käyttämän energian kierrätystä.

”Nyt ERF-luku tarkoittaa käytännössä prosenttiosuutta siitä energiasta, joka hyötykäytetään. ERF-standardi kattaa kaiken sen energian, joka voidaan käyttää datakeskuksesta hyödyksi. Energian ei välttämättä tarvitse olla lämpöä, ja standardi sisältää muuntokertoimet muille energiatyypeille. Näin standardi jättää oven auki tulevaisuuden kehitykselle”, kertoo Rittal Oy:n myyntijohtaja ja suomalaisen standardointiryhmän SFS/SR 311 resurssitehokkaat datakeskukset puheenjohtaja Mikko Aho.

Lämmön talteenottoa varten datakeskukseen tarvitaan lämpöpumppujärjestelmä. Investointi kannattaa, kun hukkalämmön kierrätys saadaan toiminaan tehokkaasti: energiaa säästyy, päästöt pienenevät ja kilpailukyky kasvaa.

Suomessa datakeskus on usein mahdollista liittää kaukolämpöverkkoon, jolloin hukkalämpö voidaan myydä veden ja kotien lämmitykseen. Muitakin mahdollisuuksien lämmön hyödyntämiselle kuitenkin on; kaikissa maissa ei ole Suomen kaltaista kaukolämpöverkkoa.

”Datakeskuksen tuottamaa lämpöä voidaan käyttää muihin, kunkin maan olosuhteiden mukaisiin tarkoituksiin. Esimerkiksi Norjassa energiaa voitaisiin ohjata kalankasvatuksen tarpeisiin”, Aho havainnollistaa.

Energiatehokkuuden lisäksi datakeskusten hiilijalanjälkeen vaikuttaa se, miten niiden käyttämä sähkö tuotetaan. Suurin ympäristöhyöty hukkalämmön uusiokäytöstä saadaan, kun se yhdistetään vihreän sähkön käyttöön.

”Näin voidaan päästä hiilineutraalisti tai jopa hiilinegatiivisesti toimiviin datakeskuksiin, mistä esimerkkinä on Seinäjoelle valmistuva Seinäjoki Data Center”, Aho sanoo.

Suomi vakuutti kansainvälisen standardointiryhmän lämmön talteenoton hyödyistä

Suomen kaltaiselle kylmälle maalle toimintatavasta on erityistä hyötyä, ja ERF-standardin valmistelu lähtikin käyntiin Suomen aloitteesta vuonna 2014.

”Kansainvälistä standardia luotaessa piti vakuuttaa myös ’lämpimistä’ maista kotoisin olevat asiantuntijat. Tässä auttoi paljon vuonna 2016 Suomessa järjestetty maailmanlaajuisen ISO-standardoinnin kokous, jossa aiheena olivat juuri datakeskukset. Ryhmämme vieraili Mäntsälässä Yandexin datakeskuksessa, joka ottaa lämmön talteen. Käytännön esimerkki teki vaikutuksen ryhmän kansainvälisiin jäseniin”, Aho kertoo.

Suomalaiset asiantuntijat olivat tiiviisti mukana standardin valmistelutyössä alusta loppuun saakka. Pekka Järveläinen JustIniltä toimi standardointiryhmän puheenjohtajana, kun idea standardista syntyi. Muita aktiivisia standardointiryhmän jäseniä olivat muun muassa Jari Innanen Granlundilta, Jari Niittylahti Fujitsulta sekä Markus Leinonen Kainuun Liitosta, joka vastasi editorina pitkälti standardin kirjoittamisesta.

Hyödynnetäänkö ERF-standardia säännösten tukena?

Kaupungit etsivät yhä enemmän vaihtoehtoisia lämmön tuotantomuotoja polttoon perustuvalle tuotannolle, ja datakeskukset nähdään osana tulevaisuuden lämmöntuotantoa. Myös energiaverotukseen on tulossa muutos, joka vaatii hukkalämmön hyödyntämistä. Muutos voi hyvinkin rohkaista datakeskuksia ERF-standardin käyttöön.

”Asia on herättänyt myös päättäjät. Vuodenvaihteessa on odotettavissa lakimuutos, joka antaa datakeskuksille mahdollisuuden päästä teollisuuden energiaveroluokkaan II, jos lämmön hyötykäyttö on riittävällä tasolla. Toivottavasti lainsäätäjä huomioi ERF-standardin ja hyödyntää sitä vaatimuksissaan. Tällöin suurten datakeskusten täytyy sitä käytännössä noudattaa, jos haluavat verohelpotuksen energiahintaansa”, Aho sanoo.