LUTin tuore tutkimus osoittaa, että datakeskusten vaatima katkeamaton sähkönsaanti voidaan varmistaa uusiutuvilla energialähteillä. Suomessa on erinomaiset mahdollisuudet uusille vähäpäästöistä sähköenergiaa käyttäville investoinneille, ja datakeskukset toimivat pelinavaajina tässä kehityksessä.
”Datakeskuksiin voitaisiin soveltaa Euroopan komission uusiutuvan vedyn tuotantoa koskevia sääntöjä, jotta ne eivät kuormittaisi nykyistä sähköjärjestelmää”, ehdottaa professori Samuli Honkapuro tutkimuksen pohjalta.
EU määrää, että vedyn tuotantolaitosten on rakennettava itse tarvitsemansa uusiutuvan sähkön kapasiteetti ja sovitettava kulutuksensa yhteen tuotannon kanssa paikallisesti ja ajallisesti. Määräys sisältyy uusiutuvan vedyn tuotantoa sääteleviin RFNBO-kriteereihin (renewable fuels of non-biological origin).
”Jos datakeskuksille asetettaisiin vastaavat vaatimukset kuin uusiutuvan vedyn tuotannolle, ne toisivat verkkoon aidosti uutta, vähäpäästöistä sähköntuotantoa”, Honkapuro jatkaa.
Curious People -uutiskirje kertoo ratkaisuista, joilla autamme yhteiskuntaa, teollisuutta ja liiketoimintaa uudistumaan sekä raivaamme tietä energiasiirtymässä ja luonnonvarojen kestävässä käytössä.
Tuuli- ja aurinkosähkökapasiteetti pitää ylimitoittaa seitsenkertaisesti
Tutkimus osoittaa, että katkeamaton sähköntuotanto datakeskuksille on teknistaloudellisesti mahdollista pelkillä uusiutuvilla energialähteillä noin 103–121 €/MWh tuotantokustannuksella Suomessa. Datakeskusten sähkönkulutus on yleensä luonteeltaan joustamatonta ja vaatii siksi merkittäviä investointeja sähkön tuotantoon.
Jos datakeskusten kuorma ei jousta korkeimpien sähkön hintapiikkien aikaan, paine sähkön hinnankorotuksiin kasvaa.
”Datakeskukset ovat lähtökohtaisesti peruskulutuslaitoksia, joiden sähköntarve on jatkuvaa vuoden jokaisena tuntina. Koska datakeskuksen kulutus ei tyypillisesti pysty juurikaan joustamaan uusiutuvan sähköntuotannon mukaan, sille varattu tuuli- ja aurinkosähkön kapasiteetti on ylimitoitettava reilusti”, nuorempi tutkija Altti Meriläinen selittää.
Tuuli- ja aurinkosähkökapasiteetti pitää tutkimuksen mukaan ylimitoittaa noin seitsenkertaiseksi datakeskuksen tehontarpeeseen nähden. Tämä johtaa siihen, että uusiutuvan sähkön tuotantoa joudutaan rajoittamaan merkittävästi huipputuotantotuntien aikana, mikäli sille ei ole muuta käyttöä. Lisäksi on huomattava, ettei pelkkä tuuli- ja aurinkovoima takaa katkeamatonta sähkönsyöttöä datakeskuksille massiivisesta ylimitoituksesta ja akkuvarastoista huolimatta.
Varavoima on välttämätöntä
”Jos datakeskukset eivät jousta, ne tarvitsevat rinnalleen ehdottomasti myös uusiutuvalla polttoaineella, kuten biokaasulla tai uusiutuvalla vedyllä, toimivan varavoimalaitoksen. Sen tehon on vastattava koko datakeskuksen sähköntarvetta, jotta toiminta ei katkea pitkien vähätuulisten ja pilvisten jaksojen aikana”, Meriläinen sanoo.
Kun datakeskuksin rakennetaan tällainen varavoima verkkokatkosten varalle, samaa tuotantokapasiteettia voidaan käyttää myös tasaamaan tuuli- ja aurinkotuotannon vaihtelua ja sitä kautta sähkön hintapiikkejä.
Joustamattomuus käy datakeskuksille kalliiksi
Jos datakeskukset pystyisivät edes pieneen ja oikea-aikaiseen joustoon, varavoiman tarve ja samalla sähköntuotannon kustannukset pienenisivät merkittävästi. Tutkimuksen mukaan noin kymmenen prosentin oikea-aikainen energiajousto voisi vuositasolla tuoda noin 15–24 % säästön sähkön tuotantokustannuksissa.
Osaa datakeskusten laskentakuormasta voidaan siirtää ajallisesti. Jos toimijalla on useita konesaleja, kuormaa voidaan siirtää myös maantieteellisesti. Lisäksi datakeskuksilla on lähes aina teknologiaa, kuten keskeytymättömän virransyötön järjestelmät ja varavoimakoneet, joita voidaan käyttää lyhytkestoiseen tehonsäätöön tai poikkeustilanteissa pidempäänkin. Tämä edellyttää, että sääntelyllä mahdollistetaan ja edellytetään varavoiman käyttöä verkon tukena.
Lisätietoja:
Samuli Honkapuro
Altti Meriläinen
Tutkimus Techno-economic feasibility of a renewable baseload power supply for data centers tehtiin osana Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittamaa PHOENIX-projektia.
