Antallet af data centre i verden vokser i takt med det stigende forbrug af internetservices. Det forventes at flere af de store ’hyper-scale’ datacentre (DC’er) placeres i Danmark. Elforbruget til disse kan i 2040 nå et forbrug svarende til 80% af Danmarks elforbrug i 2017. Overskudsvarme fra disse datacentre kan bruges i det danske fjernvarmenet og kan levere op til 25% af fjernvarme produktionen i 2040, såfremt overskudsvarmen udnyttes fuldt ud.
[Ref. 1: The role of data centres in the future Danish energy system]
Figuren herunder er fra rapporten “Temaanalyse om store datacentre” COWI 2018, skrevet for Energistyrelsen. Den viser fire scenarier for elforbruget fra DC’er i Danmark. Hovedscenarier i dette notat er “Linær vækst”.
[Ref. 2: Temaanalyse om store datacentre]
For at tilfredsstille den voksende efterspørgsel efter internetservices, er der behov for et voksende antal DC’er. Det forventes at mange af disse DC’er vil blive placeret i Danmark. Disse DC’ere har et stort elforbrug. Deres elforbrug i 2040 forventes at svare til omkring en tredjedel af Danmarks totale elforbrug i 2017.
DC’ers elforbrug kan opdeles i elforbrug til IT-udstyr og elforbrug til køling. IT-udstyrets elforbrug er konstant over hele året, mens elforbruget til køling, og dermed mængden af overskudsvarme, er størst om sommeren. Dette er ufordelagtigt i forhold til muligheden for at anvende overskudsvarmen til fjernvarme. Dette problem kan løses med sæsonvarmelagre.
Overskudsvarmens temperatur er relativt lav, så en varmepumpe er nødvendig for at øge temperaturen til et niveau, hvor den kan bruges til fjernvarme. Den krævede temperatur øgning er relativ lav, derfor forventes effektiviteten af varmepumpen at ligge omkring 500%.
Forståelse af drift og samspil mellem DC’er og energisystemer er vigtig for at forstå DC’ernes betydning for behovet for anden fjernvarme kapacitet og for omkostningerne og emission. Vi har lavet en termodynamisk model af et datacenter og skaleret den op så alle datacentre i Danmark medtages. Derefter har vi implementeret DC’er i den tekniske energisystem model TIMES-DK for at få en forståelse af virkningen af fremtidige DC’er på det danske energisystem frem til 2050. Den termodynamiske model forbinder DC’ernes elforbrug og overskudsvarme. Data om DC’ernes total el behov i Danmark hentes fra ”Temaanalyse om store datacentre” [2]. Vi har brugt scenariet “lineær vækst” som hovedscenarie. Vi har også testet scenarierne “eksponentiel vækst”, ”Danmarks fravægles” og “disruption”.
Resultaterne for ”linær vækst” viser, at hvis DC’er realiseres, kan de få en stor betydning for Danmarks el- og fjernvarmesektorer. For det første svarer DC’ernes fremtidige elforbrug til produktion fra havvindmøller med en kapacitet på 3-6 GW (dvs. 300-600; 10 MW-havvindmøller), hvilket er 2-4 gange havvindmøllekapaciten i Danmark i 2018 (1,7 GW). For det andet er brugen af overskudsvarme fra DC’er økonomisk fordelagtigt, i det de kan levere op til 25% af Danmarks fjernvarme i 2040. For det tredje forventes DC’er ikke at have en stor indflydelse på el og fjernvarmepriser.
En af de vigtigste underliggende forudsætninger, for brug af overskudsvarme fra datacentre til fjernvarme er at DC’er placeres i eksisterende centrale fjernvarmeområder, så der ikke skal betales for transmissionsrør.
Scenariet “lineær vækst” forudsætter ingen teknologisk udvikling, dette kan være en kritisk forudsætning. Teknologisk udvikling kan føre til en betydelig stigning i energieffektivitet for DC’ernes IT-udstyr, hvilket vil resultere i et lavere behov for afkøling og dermed en mindre mængde overskudsvarme. Dette kan være kritisk, hvis fjernvarmesystemerne er afhængig af overskudsvarme fra DC’er. Det er vigtigt, at anvendelsen af overskudsvarme ikke kommer til at hindre udvikling af DC’ernes energieffektiv og omvendt.
Hvis DC’er idriftsættes med den forventede hastighed, vil det danske elforbrug stige markant frem mod 2040. Overskydende varme fra DC’ere i 2040 kan potentielt levere op til 25% af fjernvarmen i Danmark. Derfor vil teknologisk forbedring og brug af overskudsvarme fra DC’er spille en vigtig rolle i forhold til at opnå CO2-neutralitet.