Supertietokone lämmittää taloja Pohjois-Suomessa

Kajaaniin on valmistumassa maailman tehokkaimpiin kuuluva LUMI-supertietokone. Se tekee suurteholaskentaa eurooppalaisille korkeakouluille, tutkimuslaitoksille ja yrityksille.

Ryhmäpäällikkö Ilari Kauppi Granlundilta kertoo, että supertietokoneen laitteiden lämpö otetaan nestejäähdytyksessä tarkoin talteen.

”Supertietokoneen tuottama lämpö siirtyy laskentapiireiltä suoraan nesteeseen. Lämpöpumpuilla veden lämpötilaa nostetaan sitten edelleen kaukolämpöverkon tarpeisiin. Kun veden lämpöenergia on luovutettu, viilentynyt vesi palaa takaisin jäähdytykseen.”

Lämpöä syntyy peräti 60 gigawattituntia vuodessa, mikä riittää satojen kainuulaisten talojen lämmittämisen. Paikallisen energiayhtiö Loisteen koko kaukolämpötuotanto on 280 gigawattituntia vuodessa.

”Kajaanin kaukolämmöntuotannon hiilidioksidipäästöt pienenevät 12 000 tonnilla vuodessa. Lisäksi hukkalämmön hyödyntäminen auttaa energiayhtiötä vähentämään uusiutumattomien polttoaineiden käyttöä kaukolämmön tuotannossa.”

Hukkalämpöä hyödynnetään yleisen kaukolämpöverkon lisäksi myös supertietokoneen sijaintipaikan, vanhan tehdasalueen omassa alueverkossa

”Lumi tekee oman osansa ilmastotyössä. Tavoitteena on, että lunta on Kajaanissa jatkossakin.”

Tavoitteena on, että lunta on Kajaanissa jatkossakin.

Laskentaa voidaan tehdä kustannustehokkaasti

CSC:n kehityspäällikkö Jukka-Pekka Partanen arvioi, että lämmön tehokas talteenotto oli kokonaisuudessa yksi osatekijä, joka vaikutti päätökseen sijoittaa eurooppalainen supertietokone Kajaaniin.

Kohteeseen saadaan myös esimerkiksi ympäristöystävällistä vesisähköä. Kajaanin valtteihin kuuluivat myös muun muassa alueen valmis infrastruktuuri sekä koko maamme yhteiskunnallisesti ja geologisesti vakaat olosuhteet.

”Valtiollisena toimijana CSC on velvoitettu toimimaan vastuullisesti, mahdollisimman ympäristöystävällisesti. Lisäksi energiayhtiö tietenkin maksaa saamastaan lämmöstä. Lämmöntalteenoton ansiosta suurteholaskentaa voidaan tehdä varsin kustannustehokkaasti.”

Supertietokone tulee toimimaan CSC – Tieteen tietotekniikan keskus Oy:n Kajaanin datakeskuksen läheisyydessä.

Lämmöntalteenoton ansiosta suurteholaskentaa voidaan tehdä varsin kustannustehokkaasti.

Simuloinnilla maksimaalista energiatehokkuutta

Granlundin suunnittelema Lumi-supertietokoneen jäähdytysratkaisu on uranuurtaja myös sikäli, että sitä on suunniteltu simulointiavusteisesti. Simuloinnin avulla järjestelmä voidaan esimerkiksi optimoida toimimaan mahdollisimman energiatehokkaasti.

Tommi Karhela, mallinnuksen toteuttaneesta Semantum Oy:sta kertoo, että tämä on kuitenkin vain yksi simuloinnin monista eduista.

”Simulointi auttaa kokonaisuuteen parhaiten sopivien laitteiden hankinnassa, järjestelmän käyttöönotossa ja vikatilanteiden testauksessa. Pyörittämällä käytön aikana simuloitua ja todellista järjestelmää rinnan, voidaan löytää piileviä vikatilanteita sekä tehdä erilaisia virtuaalimittauksia. Simulaattorilla eli niin kutsutulla digitaalisella kaksosella (digital twin) voidaan myös ajaa erilaisia ”mitä jos” -tarkasteluita, jotka auttavat operoimaan järjestelmää paremmin.

Vastaavia dynaamisia simulointeja on tehty aikaisemmin esimerkiksi prosessiteollisuudessa, ydinvoimaloissa ja konventionaalisissa voimalaitoksissa. Datakeskusten jäähdytysjärjestelmät ovat uusi ja mielenkiintoinen sovellusalue.

Digitaalisella kaksosella (digital twin) voidaan myös ajaa erilaisia ”mitä jos” -tarkasteluita.

Esimerkkinä muille

Kauppi toivoo, että Lumi-supertietokoneen esimerkki ohjaisi myös muita datakeskuksia toimimaan entistä ympäristöystävällisemmin.

Hukkalämmön hyödyntämisessä olisi valtavasti mahdollisuuksia, niin vesi- kuin ilmajäähdytteisissä datakeskuksissa.

”Tekniikka on kehittynyt ja laitteiden hinnat halventuneet. Uudet HFO-kylmäainetta käyttävät lämpöpumput ovat paitsi ilmastoystävällisiä ja otsonikerrokselle turvallisia, myös erittäin suorituskykyisiä.”

Kauppi arvelee, että tilanteeseen on jo osin havahduttu. Myös tulossa oleva sähköverouudistus kannustanee hukkalämpöjen hyödyntämiseen.

”Konesalit ovat pääsemässä teollisuuden alimpaan sähköveroluokkaan, mikäli ne hyödyntävät hukkalämmön toiminnassaan.”

Hän arvioi, että maamme datakeskuksissa voitaisiin saada lämpöä talteen vuositasolla jopa terawattitunnin verran.

”Vertailukohtana voidaan mainita, että Turku Energian vuotuinen kaukolämmön myynti on noin kolme terawattituntia.”

The virtual conference for the European data center industry

Euroopan datakeskusammattilaiset kokoontuvat Data Center Dynamicsin järjestämään suurtapahtumaan, joka järjestetään kokoaan virtuaalisesti 10.11.-12.11.2020. Ilmoittaudu mukaan! 

Lue myös:

Datakeskusten on reagoitava etätyön kasvuun
Supertietokone jäähtyy ympäristöystävällisesti
Blogi: Are you guilty of wasting heat?