Сможет ли геотермальная технология декарбонизировать центры обработки данных?
Геоэнергетика как инструмент декарбонизации ЦОД: потенциал и ограничения
🇺🇸 США: Эксперты HVAC-отрасли оценивают роль геотермальных технологий в снижении углеродного следа центров обработки данных (ЦОД). По прогнозам McKinsey & Company, глобальные инвестиции в инфраструктуру ЦОД к 2030 году могут достичь $6,7 трлн. Однако рост энергопотребления вызывает сопротивление со стороны местных сообществ и законодателей. Согласно данным Геотермального технологического офиса Министерства энергетики США (DOE), доля электроэнергии, потребляемой ЦОД в стране, выросла с 1,9% в 2018 году до 4,4% в 2023 году. К 2028 году этот показатель может достигнуть 12%.
В качестве решения рассматриваются два основных направления: генерация электроэнергии на месте и охлаждение. Усиленные геотермальные системы (EGS) используют технологии бурения, разработанные для нефтегазовой отрасли, для создания искусственных гидротермальных скважин. Геологическая служба США оценивает потенциал генерации электроэнергии от таких систем только в регионе Великого бассейна на юго-западе страны в 135 ГВт. DOE выделило $14 млн на полевые испытания EGS в Пенсильвании. Параллельно рассматривается использование подземного хранения тепловой энергии: охлажденная вода хранится в недрах и подается в часы пиковой нагрузки.
Важно разделять понятия генерации и теплопередачи. Как отмечает Джо Парсонс, основатель Resonant Energy Strategies, геотермальные тепловые насосы (ГТН) не вырабатывают электричество, а перемещают тепло. Это технология с высоким термическим КПД. ГТН регулярно достигают коэффициента производительности (COP) 4–5, что означает передачу четырех-пяти единиц тепловой энергии на каждую единицу потребленной электроэнергии. Совместный анализ Oak Ridge National Laboratory и National Renewable Energy Laboratory за 2023 год показал, что широкое внедрение ГТН в фонде зданий США может сократить совокупные выбросы CO₂-эквивалента до 7 гигатонн к 2050 году.
Существуют мифы о невозможности использования геотермальных систем для отвода больших тепловых нагрузок ЦОД или их применимости только в холодном климате. Практика показывает успешные проекты в пустынных регионах юго-запада США, где температура грунта достигает 29,4 °C (85 °F). Однако инженеры предупреждают о риске теплового насыщения грунта при круглосуточном отводе тепла на протяжении многих лет. Поэтому наиболее реалистичным сценарием является гибридное применение: геотермальные системы работают как дополнение к основным системам охлаждения, а не как единственное решение для 100% нагрузки.
Ключевыми барьерами остаются высокие капитальные затраты и длительные сроки реализации проектов (5–10 лет) из-за необходимости сложного инжиниринга и согласований. Для снижения финансовой нагрузки в федеральном законодательстве США предусмотрены налоговые льготы и механизмы стороннего владения грунтовыми контурами. Также рассматривается возможность рекуперации тепла: отработанный теплоноситель от ЦОД может использоваться для отопления близлежащих объектов, таких как больницы или жилые дома, превращая тепловыделение в ресурс.