Ogrzejmy się przez Internet. 1 MW mocy przyłączeniowej centrów danych to 1 MW energii cieplnej

300 MW mocy zainstalowanych w centrach przetwarzania danych może przełożyć się na zaspokojenie nawet 25% zapotrzebowania na dostarczaną sieciowo energię cieplną w Warszawie – czytamy w opublikowanej 17 grudnia br. przez Forum Energii analizie możliwości „ogrzania się przez Internet”. O co chodzi? Autor opracowania⁽¹⁾, ekspert ds. ciepłownictwa Andrzej Rubczyński, bierze pod lupę potencjał wykorzystania ciepła odpadowego z centrów przetwarzania danych, których rola będzie rosnąć wraz z postępującą cyfryzacją całej gospodarki. O centrach w kontekście energetycznym mówi się zwykle przy okazji ich rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną. Pociągające za sobą coraz większe wymagania inwestycje, widać zarówno w USA, jak i w Chinach czy w Unii Europejskiej; zgodnie z szacunkami Międzynarodowej Agencji Energii, we wszystkich trzech blokach centra danych odpowiadają dziś za ok. 2-4% zużycia energii. Wraz z rozwojem narzędzi Sztucznej Inteligencji, zużycie może rosnąć nawet od 6 do 10 razy, w ciągu najbliższego dziesięciolecia branża może zaś odpowiadać za nawet 40% zwiększonego zapotrzebowania w Europie. Odpowiedzią na te wyzwania jest intensywne poszukiwanie zielonych źródeł wytwórczych. - Według Międzynarodowej Agencji Energii, w 2022 roku zużycie energii elektrycznej przez CPD (centra przetwarzania danych – przyp. red.) na całym świecie wynosiło 460 TWh, a do roku 2026 ma się podwoić. Polskie Sieci Elektroenergetyczne szacują, że do 2034 moc CPD w Polsce wzrośnie do 1063 MWe (z obecnych 174 MWe) a zużycie energii elektrycznej wyniesie 9,3 TWhe – przypomina Rubczyński w analizie.

Czytaj też: Rozwój data center to nawet 40% wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną w Europie

Tajemnica tymczasem tkwi w możliwości przekształcania pobieranej energii elektrycznej w energię cieplną. Jak czytamy, 1 MW mocy przyłączeniowej centrum potencjalnie przekłada się na 1 MW mocy cieplnej, po którą mogą sięgnąć miejskie sieci ciepłownicze. Niewykorzystane ciepło odpadowe trafia bezpośrednio do atmosfery, za pośrednictwem sektora ciepłowniczego mogłoby być natomiast przekazywane do gospodarstw domowych. W przypadku sieci niskotemperaturowych, ciepło byłoby dostarczane bezpośrednio, z kolei w tradycyjnych miejskich sieciach „zajęłyby” się tym pompy ciepła. - Ciepło odpadowe z wielkoskalowego centrum przetwarzania danych o mocy przyłączeniowej rzędu 40-50 MWe mogłoby pokryć w trzech czwartych popyt na ciepło sieci miejskiej trzydziestotysięcznego miasta – stwierdza Andrzej Rubczyński. Ekspert przywołuje też przykład Warszawy, gdzie pozyskanie ciepła z centrów o mocy 300 MW mogłoby zaspokoić do 25% potrzeb sieci. Tymczasem, złożone już do tej pory wnioski o wydanie warunków przyłączenia do sieci elektroenergetycznej w stolicy, opiewają na łączną moc 2 GW, a wnioski zaaprobowane przez operatora systemu dystrybucyjnego (Stoen Operator) obejmują moc ok. 740 MW.

Czysta energia, tereny pod inwestycje

W ocenie autora analizy, współpraca obu sektorów – ciepłownictwa systemowego oraz centrów przetwarzania danych – stanowi sytuację typu „win-win”. Korzyści biznesowe są obopólne; ciepłownictwo może pozyskać czystą i tanią energię, centra natomiast – nowe możliwości inwestycyjne. Przyjrzyjmy się bliżej obu czynnikom. W związku z unijną polityką klimatyczną, ale i rosnącymi kosztami paliw kopalnych, ciepłownictwo systemowe musi przejść proces dekarbonizacji. 60% wytwarzanego obecnie ciepła systemowego pochodzi z węgla; wchodząca w zakres pakietu Fit for 55 dyrektywa ws. efektywności energetycznej (ang. Energy Efficiency Directive – EED) wskazuje jednak, że do 2035 r. 80% ciepła powinno pochodzić z miksu opartego na źródłach odnawialnych, cieple odpadowym i kogeneracji gazowej. – W kolejnych latach wymogi dotyczące udziału czystych źródeł energii zaostrzają się tak, aby w 2050 roku 100% energii cieplnej pochodziło z energii OZE i odpadowej – przypomina Rubczyński, pisząc dalej o przewidywanym spadku znaczenia gazu. Energia odpadowa z centrów przetwarzania danych ma być sposobem na spełnienie wymogów efektywnych systemów ciepłowniczych, narzucanych sektorowi przez unijne regulacje.

Czytaj też: Do 211 mld zł na źródła wytwórcze, do 106 mld zł na sieć. Transformacja ciepłownictwa według PTEC

Jak na mariażu mogą natomiast skorzystać centra przetwarzania danych? Wspomniane nowe możliwości inwestycyjne to m.in. tereny w sąsiedztwie elektrociepłowni i ciepłowni, które zostaną uwolnione wskutek odejścia od technologii węglowych; znikną kotłownie i maszynownie czy place na składowanie surowca, centra zyskają więc przestrzenie z dobrą infrastrukturą energetyczną. Przykładem zakładu, który do 2035 r. zrezygnuje z wykorzystania węgla, oddając teren pod potencjalną budowę wielkoskalowego centrum, jest warszawska Elektrociepłownia Siekierki. Połączenia z siecią elektroenergetyczną, jakie występują w elektrociepłowniach, pozwalają przezwyciężyć „główną barierę rozwoju” centrów, czyli brak dostępnych mocy przyłączeniowych. Korzystna ma być także bliskość infrastruktury miejskiej oraz informatycznej, a fachowcy zatrudnieni dotąd w konwencjonalnych zakładach ciepłowniczych mogą wesprzeć kadrowo rozwijającą się branżę data center. Rubczyński porusza także kwestie wizerunkowe. - Włączenie się sektora CPD w proces transformacji polskiego ciepłownictwa, przyspieszenie działań prowadzących do ograniczenia wykorzystania węgla oraz zmniejszenia emisji CO₂ ciepłownictwa jest bez wątpienia tym, czego sektor CPD potrzebuje w czasach, gdy opina publiczna ma coraz większe pretensje o jego rosnący ślad klimatyczny i zużycie energii – pisze.

Program „Ciepło z Internetu”

Analiza przedstawia kilka rekomendacji działań, które mogłyby ułatwić i przyspieszyć integrację ciepłownictwa z centrami przetwarzania danych; to m.in. „systemowe zaprogramowanie współpracy wszystkich interesariuszy”, które zastąpi dotychczasowe podejście silosowe, gdzie obie branże osobno szukają rozwiązania swoich problemów (takich jak zdobycie warunków przyłączeniowych przez centra czy czystych źródeł energii przez ciepłownictwo). Czytamy też o usprawnieniu przepływu informacji oraz o promocji dobrych przykładów i praktyk. Rubczyński powołuje się na dwa innowacyjne programy Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, tj. „Ciepłownię przyszłości” oraz „Elektrociepłownię przyszłości”, do których mogłoby dołączyć przedstawiające omawiane rozwiązania przedsięwzięcie pod roboczym tytułem „Ciepło z Internetu”. Zalecenia dotyczą też m.in. przyznania ważnej pozycji ciepłu odpadowemu w przygotowywanej Strategii dla ciepłownictwa, wprowadzenia obowiązku wykorzystania ciepła odpadowego w ramach warunków uzyskania pozwolenia na budowę centrum czy powołania Miejskich Dyspozycji Mocy bilansujących lokalnie rynek energii.

Czytaj też: Ciepło odpadowe i z OZE obligatoryjnie przyłączane do sieci. Jest rozporządzenie

Drugie co do wielkości sieci po Niemczech

Perspektywę sektora centrów przetwarzania danych na możliwości synergii z ciepłownictwem systemowym w rozmowie z Teraz Środowisko przybliża Piotr Kowalski, dyrektor zarządzający w stowarzyszeniu Polish Data Center Association, odpowiedzialny za merytoryczną współpracę przy opracowaniu analizy Forum Energii. Przedstawiciel branży zauważa, że proponowany kierunek jest wspierany także w ramach polityk unijnych, czego przykładem jest wymieniona wcześniej dyrektywa ws. efektywności energetycznej. – Dyrektywa EED wspomina, że centra przetwarzania danych o mocy powyżej 1 MW powinny mieć co najmniej przeanalizowaną możliwość odzysku wytwarzanego przez siebie ciepła. Na jednym z największych rynków data center w Europie, rynku niemieckim, ta funkcjonalność jest już obowiązkowa; żadne nowe centrum nie dostanie pozwolenia na budowę bez udostępnienia ciepła odpadowego na potrzeby sieci ciepłowniczych – wyjaśnia. Jak dodaje nasz rozmówca, przykład Niemiec jest wymowny, gdyż jest to państwo z najbardziej rozwiniętym sektorem ciepła systemowego w UE; drugie w kolejności miejsce zajmuje natomiast Polska. – Tym bardziej powinniśmy wykorzystać potencjał centrów przetwarzania danych. Współpraca jest korzystna dla obu branż; oddając ciepło odpadowe, centra poprawiają swój profil energetyczny oraz emisyjny, system ciepłowniczy natomiast zdobywa dostęp do stabilnego źródła energii cieplnej, będącej ubocznym produktem przetwarzania danych – kontynuuje Kowalski. Tym, co ma pozytywnie wyróżniać ciepło odpadowe z centrów obliczeniowych, są stabilność dostaw w ciągu roku, znaczące moce idące w dziesiątki megawatów oraz jego stosunkowo wysokie temperatury (w porównaniu np. z ciepłem odpadowym z oczyszczalni ścieków), umożliwiające współpracę z większości istniejących w Polsce systemów.

Mamy szansę być liderem

Mówiąc o kolejnych zyskach dla sektora, specjalista zwraca uwagę na możliwość łatwego uzyskania warunków przyłączenia do sieci elektroenergetycznej dzięki lokowaniu się nowych centrów w bezpośrednim sąsiedztwie ciepłowni i elektrociepłowni. Pierwsze projekty tego typu są już realizowane. – W Poznaniu wspólne przedsięwzięcie rozwijają posiadająca centra przetwarzania danych spółka Beyond.pl oraz Veolia. Chodzi o proces odzyskania ciepła o mocy od 30 do 100 MW. Szereg podobnych projektów w Europie rozwijają tacy giganci branży jak Amazon Web Services, Amazon czy Google; warto pokazać, że dzięki istniejącej infrastrukturze ciepłowniczej, Polska ma szansę stać się unijnym liderem w tej kategorii – wymienia Piotr Kowalski.

Sprzyjający współpracy obu sektorów wpływ dyrektywy EED ma polegać też na wymogu raportowania efektywności energetycznej przez centra danych; jednym z wymienionych parametrów jest skala odzysku ciepła. Opowiadając o widzianej przez energetyczno-klimatyczny pryzmat sytuacji branży, Kowalski wspomina też o kluczowej roli kontraktów PPA, które zapewniają centrom przetwarzania danych dostęp do energii z OZE, a także o nadziejach pokładanych w rozwoju energetyki jądrowej. – Najwięksi operatorzy technologiczni na świecie ogłaszają już własne programy jądrowe. W moim przekonaniu, sięgnięcie również po to źródło energii, to nieunikniona przyszłość sektora centrów przetwarzania danych; będziemy kontraktować zakup energii z wielkich, systemowych elektrowni, albo też budować własne, „wyspowe” małe reaktory modułowe typu SMR. Jako stowarzyszenie Polish Data Center Association jesteśmy w kontakcie z rozwijającym te technologie Orlen Synthos; pilnie śledzimy losy tego projektu – deklaruje ekspert.

Czytaj też: Do 2035 r. geotermia stanieje o 80%? Konkurencja cenowa z energią z wiatru i słońca wchodzi w grę