Lần tới khi bạn thưởng thức một bát salad Caesar, hãy xem nhãn để kiểm tra nguồn gốc. Nó có thể được lấy từ một trung tâm dữ liệu ở Phần Lan! Điều này hoàn toàn có thể xảy ra trong tương lai gần, khi các trung tâm dữ liệu bổ sung các chức năng khác như trồng thực phẩm tại một trang trại thẳng đứng hoặc nhà kính, hoặc như một cơ sở hạ tầng dân sự.
Hiện đang được nghiên cứu nghiêm túc về tính khả thi, khía cạnh thực phẩm giải quyết rất nhiều vấn đề bền vững cùng một lúc. An ninh lương thực, hành động vì khí hậu, năng lượng sạch và đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của các trung tâm dữ liệu AI, ‘DC tất cả trong một’ có lẽ là một giấc mơ trở thành hiện thực. Một trung tâm dữ liệu giờ đây có khả năng biến thành một không gian cộng đồng đa chức năng.
Giống như cách các trang trại thẳng đứng có thể được xây dựng trên các tòa nhà cao tầng, có thể hình dung về một trung tâm dữ liệu đa mục đích. Đó là nơi Joe MacDonald tham gia. Là một kiến trúc sư có tầm nhìn xa, MacDonald là một trong những người dẫn đầu cuộc cách mạng hóa trung tâm dữ liệu bằng cách kết hợp các giải pháp công nghệ sạch mới nổi. Với chuyên môn và niềm đam mê của mình đối với việc ủng hộ khí hậu, MacDonald đã nhìn thấy những cơ hội lớn trong việc sử dụng không gian trống trong khuôn viên trung tâm dữ liệu.
“Chúng tôi được truyền cảm hứng bởi tiềm năng kết hợp khả năng phục hồi lương thực, năng lượng sạch và cơ sở hạ tầng cộng đồng—như một chợ nông sản tích hợp—trong xương sống kỹ thuật số của thành phố,” MacDonald giải thích về nguồn cảm hứng thiết kế cho một trung tâm dữ liệu như vậy.
Là Kiến trúc sư Dự án cho URBAN A&O công ty kiến trúc, MacDonald tập trung vào việc kết hợp các giải pháp công nghệ sạch như Lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR), Thủy điện tích năng bơm, địa nhiệt và pin nhiên liệu hydro xanh để cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu của tương lai. Ông cũng đóng một vai trò tiên phong trong việc thúc đẩy các nguyên tắc lập kế hoạch khuôn viên/thành phố thông minh và các đổi mới trung tâm dữ liệu trên khắp Scandinavia, Châu Mỹ và Liên minh Châu Âu.
Helsinki Hybrid ra đời từ một tầm nhìn như vậy. Được hình dung là một trung tâm dữ liệu 30-60 MW được bao bọc hoàn toàn trong một trang trại thẳng đứng và nhà kính, Hybrid là một cơ sở không phát thải ròng thực sự 100% tự cung tự cấp, đạt được bằng cách thu hồi tới 63 MW nhiệt thải từ các máy chủ làm mát bằng chất lỏng. Nhiệt đó sẽ cung cấp năng lượng cho tất cả hoạt động sản xuất thực phẩm, sưởi ấm nhà kính và trang trại thẳng đứng quanh năm (ngay cả ở -10°C), và vẫn còn đủ dư thừa để sưởi ấm hơn 1.000 ngôi nhà.
“Chúng tôi cũng đã khép kín vòng tuần hoàn nội bộ – một máy tiêu hóa metan và nhà máy xử lý nước thải chuyển đổi chất thải sinh học và nước xám thành năng lượng sạch và nước tưới. Không nhiên liệu hóa thạch. Không bù đắp. Chỉ các hệ thống nuôi dưỡng các hệ thống,” MacDonald nói, đồng thời cho biết thêm rằng Helsinki Hybrid cũng là trung tâm dữ liệu đầu tiên được thiết kế để đủ điều kiện theo cấp đầu tiên của EU Green Taxonomy; “..những dự án đóng góp đáng kể vào các mục tiêu khí hậu.” Về số liệu thu hồi nhiệt thải, nhóm đã tiến hành các tính toán kỹ thuật môi trường và nhiệt động lực học rộng rãi, phần lớn trong số đó được hỗ trợ bởi các mô hình tối ưu hóa do AI điều khiển. “Các tính toán này dựa trên dữ liệu đã được xác thực từ các hệ thống máy chủ làm mát bằng chất lỏng, mô hình hóa vỏ bọc và mô phỏng năng lượng trong điều kiện khí hậu của Helsinki. Con số thu hồi nhiệt 63 MW thể hiện kịch bản hiệu quả cao từ tải MW của nó, với khả năng thu hồi 60–70%—nằm trong giới hạn chuẩn hiệu suất của các hệ thống làm mát bằng chất lỏng tiên tiến hiện đang hoạt động trên toàn cầu,” ông nói.
“Chúng tôi rất tin tưởng vào các con số và đã cấu trúc thiết kế và chương trình xung quanh các phạm vi hiệu suất từ bảo thủ đến tối ưu,” MacDonald nói, đồng thời cho biết thêm rằng mặc dù dự án chưa được xây dựng, “thiết kế đang được triển khai với động lực nghiêm túc, đặc biệt là xung quanh việc tích hợp đô thị, logic năng lượng-lương thực-nước và sự phù hợp về mặt quy định theo phân loại EU.”
Ông nói thêm, “Hybrid đang thu hút sự chú ý và hiện đang được xem xét bởi một số bên liên quan lớn của công ty hoạt động trên khắp cơ sở hạ tầng, dịch vụ đám mây và cung cấp thực phẩm bền vững, bởi vì nó mang đến sự hội tụ hiếm có giữa điện toán hiệu suất cao, sản xuất thực phẩm địa phương và phân phối lại năng lượng quy mô quận. Điều này làm giảm đáng kể lượng khí thải hoạt động đồng thời nhúng giá trị quy mô tiện ích vào trung tâm thành phố.”
Kiến trúc sư có trụ sở tại New York cho rằng điều gây được tiếng vang với các bên liên quan là sự phù hợp của dự án với các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDG) nói riêng, 2 (không còn nạn đói), 7 (năng lượng sạch), 9 (đổi mới cơ sở hạ tầng), 11 (các thành phố kiên cường) và 13 (hành động vì khí hậu) – và trình độ của nó theo cấp đầu tiên của EU Green Taxonomy. Ngoài các chứng chỉ bền vững, Helsinki Hybrid giới thiệu các kiểu không gian mới cho cơ sở hạ tầng dữ liệu, làm cho nó trở nên hữu hình, tích hợp và hiệu quả trong kết cấu đô thị.
Hỏi & Đáp với Joe MacDonald
Nguồn cảm hứng thiết kế của bạn cho The Helsinki Hybrid là gì?Chúng tôi bắt đầu hình dung lại trung tâm dữ liệu không phải là một tiện ích ẩn, mà là một động cơ dân sự và sinh thái. Bằng cách kết hợp canh tác thẳng đứng với các máy chủ làm mát bằng chất lỏng, chúng tôi loại bỏ lượng khí thải Phạm vi 3 liên quan đến thực phẩm nhập khẩu—đặc biệt phù hợp ở Phần Lan, nơi phần lớn sản phẩm được vận chuyển bằng đường hàng không. Chúng tôi được truyền cảm hứng bởi tiềm năng kết hợp khả năng phục hồi lương thực, năng lượng sạch và cơ sở hạ tầng cộng đồng—như một chợ nông sản tích hợp—trong xương sống kỹ thuật số của thành phố. Nó phù hợp trực tiếp với SDG 2, 7, 9, 11 và 13.
Trung tâm dữ liệu có 100% tự cung cấp về nước và điện không?Có—và hơn thế nữa. Nhiệt thải từ các máy chủ cung cấp năng lượng cho cả nhà kính và trang trại thẳng đứng (cần được hút ẩm). Chất thải sinh học tại chỗ được chuyển đổi thành năng lượng thông qua máy tiêu hóa metan. Nước được thu hồi, xử lý và tái sử dụng. Ngoài khả năng tự cung cấp, cơ sở này còn phân phối lại nhiệt dư để sưởi ấm hơn 1.000 ngôi nhà gần đó thông qua hệ thống sưởi ấm khu vực.
Đây có phải là thiết kế bản thiết kế cho tất cả các trung tâm dữ liệu trong tương lai, đặc biệt là ở vùng khí hậu lạnh?Hoàn toàn trong bối cảnh đô thị và khí hậu lạnh. Thay vì đẩy các trung tâm dữ liệu đến các khu vực xa xôi, chúng tôi đưa chúng vào thành phố, nơi nhiệt thải của chúng có thể phục vụ hệ sinh thái và người dân địa phương. Biến tải máy chủ thành cà chua địa phương, nhà ấm áp và chuỗi cung ứng thực phẩm không phát thải—đây là mô hình chúng ta cần cho các thành phố kiên cường.
Bạn sẽ sửa đổi một loại trung tâm dữ liệu tương tự như thế nào, nhưng được đặt trong môi trường nhiệt đới hoặc sa mạc?Ý tưởng cốt lõi vẫn giữ nguyên—các hệ thống làm việc cùng nhau—nhưng các đầu vào thay đổi. Chúng tôi tích hợp nông nghiệp quang điện, che bóng các trang trại thẳng đứng bên dưới các tán năng lượng mặt trời để giảm tải làm mát đồng thời tạo ra năng lượng sạch. Làm mát bằng bay hơi thụ động, nhà kính nước mặn và khử muối thân thiện với môi trường, dẫn nhiệt đều được sử dụng. Ở vùng khí hậu ấm áp, nhiệt không bị lãng phí—nó được chuyển đổi.
Có bất kỳ thiết kế độc đáo nào khác cho các trung tâm dữ liệu mà bạn đang thực hiện hoặc đang được xây dựng không?Có—một trong những điều thú vị nhất là một бунке hạt nhân cũ mà chúng tôi đang tái phát triển thành một trung tâm dữ liệu ngầm, sử dụng khả năng làm mát thụ động và đệm nhiệt. Chúng tôi cũng đang tạo mẫu các đơn vị mô-đun được thiết kế cho các lưới điện siêu nhỏ trên đảo với hệ thống khử muối và nuôi trồng thủy sản tích hợp. Tương lai của các trung tâm dữ liệu là đa hệ thống—không chỉ tạo ra dữ liệu mà còn cả năng lượng, thực phẩm và lợi ích công cộng.
Về chi phí, cần thêm bao nhiêu vốn đầu tư so với một trung tâm dữ liệu truyền thống?Cao hơn khoảng 25–30% về chi phí vốn—nhưng ROI mạnh hơn ngay cả trong ngắn hạn. Chi phí vận hành giảm đáng kể thông qua việc tái sử dụng nhiệt và ở một địa điểm hướng đến công chúng như thế này, nó hoạt động như một cơ sở hạ tầng dân sự. Ở Phần Lan, điều đó cho phép đồng đầu tư công—có nghĩa là chi phí “thêm” được hấp thụ vì nó mang lại giá trị trên các lĩnh vực năng lượng, thực phẩm và bền vững.
Lưu ý: Bài viết này được đăng lại từ Ấn bản số 9 của tạp chí Cloud & Datacenters của chúng tôi.