18-03-2020 11:15 | Door: Hidde Middelweerd

We gebruiken met z’n allen steeds meer data. Dat leidt tot steeds meer datacenters, die samen steeds meer energie vereisen. Dat begint zo langzamerhand een probleem te worden, maar op de High Tech Campus in Eindhoven wordt druk geïnnoveerd om daar wat aan te doen.

We staan er misschien niet altijd bij stil, maar ons datagebruik kost energie. Of het nu gaat om een Skype-meeting of een zoektocht op Google, het wordt allemaal in datacenters verwerkt. Zie ze als fabrieken, die de digitale economie draaiende houden. De rekenkracht die daar voor nodig is, vergt echter veel elektriciteit. En hetzelfde geldt voor de koelsystemen, die de servers op temperatuur houden.

Om je een idee te geven, datacenters verbruikten in 2015 al ruim 2 procent van alle elektriciteit in de wereld. Ondertussen blijft ons datagebruik exponentieel toenemen. Volgens het rapport Data Age 2025 creëren we over vijf jaar tien keer zoveel data dan in 2017. Je snapt: dat gaat onherroepelijk gepaard met nog meer energiegebruik.

Stop op bouw van datacenters

Dat begint op sommige plekken al een probleem te worden. Gemeenten Amsterdam en Haarlemmermeer besloten vorig jaar om de bouw van nieuwe datacenters tijdelijk stop te zetten, omdat ze te veel ruimte in beslag nemen en meer elektriciteit vragen dan het net kan leveren. Dit betekent overigens niet dat datacenters de boosdoeners zijn. Als elk huishouden, bedrijf of organisatie zijn eigen setje servers in de kelder had staan, zou het energieverbruik van de datasector vele malen groter zijn. Juist door servers te clusteren op één locatie, kunnen we het energieverbruik veel efficiënter inrichten.

Datacenters doen er daarnaast van alles aan om het elektriciteitsgebruik binnen de perken te houden. In de afgelopen vier jaar bleef het energiegebruik van de sector in Nederland nagenoeg gelijk, terwijl die verdubbelde in omvang. Een knappe prestatie, maar het dataverkeer blijft de aankomende jaren fors toenemen. En dus blijft er werk aan de winkel op het gebied van energiebesparing en -efficiëntie. Op de High Tech Campus in Eindhoven laten startup Incooling en NorthC Datacenters zien wat er op dat gebied allemaal mogelijk is.

'Het is veel efficiënter om alleen de chips van servers te koelen'

Innovatief koelen

Incooling werkt aan een innovatie om (zoals de naam al doet vermoeden) het koelingsproces in datacenters te verduurzamen. “Voor een gemiddeld datacenter neemt koeling zo’n 40 procent van de energierekening in beslag”, zegt Helena Samodurova, CMO van de startup. “Daar is dus veel winst te behalen.” Een conventioneel datacenter koelt de complete ruimte waar servers staan en houdt ze op die manier op temperatuur. Eigenlijk is dat zonde, aldus Samodurova: “Het zijn de chips in de servers die voor warmte zorgen. Het is dus veel efficiënter om alleen die te koelen.”

De jonge startup ontwikkelde daarom een koelblokje dat je op chips kan plaatsen. Op die manier worden dus uitsluitend de warmtebronnen van de servers gekoeld. Volgens Samodurova maakt dit koeling in datacenters tot wel 50 procent energie-efficiënter. Het koelblokje beschikt over een zogeheten phase change cooling-systeem: een gesloten lus van buisjes, waardoor een vloeibaar koelmiddel op hoge druk naar de chip wordt gepompt. Door de warmte die de chip produceert, verdampt deze vloeistof en verandert in gas, dat weer weggepompt wordt van de chip. Het gas neemt de warmte met zich mee en koelt in een ander deel van het koelblokje weer af, waardoor het wederom in vloeistof verandert. De warmte wordt geloosd en de vloeistof gaat weer naar de chip, om deze wederom te koelen.

Technologie van CERN

De innovatieve technologie is geïnspireerd op een vergelijkbare technologie van onderzoeksinstituut CERN, dat het gebruikt om de deeltjesversneller te koelen. “CERN heeft veel innovatieve technologieën in huis en besloot deze met derden te delen, om iets terug te geven aan de maatschappij”, vertelt Samodurova. “Wij zagen hun koelingssysteem als een kans voor datacenters en ontwikkelden er een businesscase omheen.”

Incooling timmert inmiddels hard aan de weg. Zo sloot het een partnership met het Taiwanese Gigabyte, een van de grootste producenten van chips en moederborden ter wereld, en lanceert hun product in juni van dit jaar. Datacenters zullen overigens niet tot de klanten van Incooling behoren, benadrukt Samodurova: “Ons product is juist interessant aan het begin van de keten, voor de producenten van servers dus.”

Ondertussen blijft Incooling innoveren. Een van de agendapunten is bijvoorbeeld het hergebruik van warmte. Samodurova: “We onderzoeken momenteel hoe we dat het beste aan kunnen pakken.”

Restwarmte hergebruiken

Elders op de High Tech Campus krijgt restwarmte van servers al een nuttige herbestemming, namelijk in het datacenter van NorthC. Jeroen Vollmuller, COO van het bedrijf: “De High Tech Campus beschikte al over een warmtenet, die gebouwen op de campus met een WKO-installatie verbindt. Dat warmtenet liep bijna letterlijk door onze achtertuin. Het was voor ons dus relatief simpel om daarop aan te sluiten, al ging daar natuurlijk wel een investering mee gepaard.” 

De restwarmte van NorthC’s datacenter bleek een goede aanvulling op het bestaande warmte-koude-systeem. “Kantoorgebouwen in de omgeving hebben een warmtevraag en wij hebben juist warmteaanbod”, legt Vollmuller uit. “Door onze restwarmte aan te bieden, zorgen we daarom voor een goede balans in het WKO-systeem.” NorthC krijgt daar op zijn beurt koude voor terug, die het weer gebruikt voor het koelen van servers.

Een stapje verder

NorthC koppelde zijn datacenter in Eindhoven weliswaar aan een bestaand systeem; in Aalsmeer ging het bedrijf vorig jaar een stapje verder. “Daar hebben we een compleet nieuw project op poten gezet: Energy Hub Aalsmeer”, aldus Vollmuller. Samen met Gemeente Aalsmeer, Sportcentrum de Waterlelie, Fertiplant (exporteur van potplanten) en Kindcentrum Triade realiseerde NorthC een nieuw warmtenet met een capaciteit van 1 megawatt. De partners wisselen sinds september van vorig jaar via deze weg warmte en koude met elkaar uit.

Dat blijkt een groot succes; de deelnemende partijen hebben geen aardgasaansluiting meer nodig. Maar het was ook een uitdaging, benadrukt Vollmuller: “Technisch gezien is dit niet ingewikkeld, de complexiteit zit hem juist in de samenwerking. Je probeert immers een gezamenlijke duurzame ambitie te verwezenlijken, de businesscase van de grond te krijgen én de belangen van alle betrokkenen te behartigen. Dat is niet gemakkelijk.”

Toch lukte het. Dat had met verschillende factoren te maken, vertelt Vollmuller. De duurzame ambities van alle betrokkenen hielpen bijvoorbeeld mee. Hetzelfde gold voor de schaal van het project: “We hadden ook kunnen kiezen voor een groter warmtenet, maar dat was ook veel duurder geworden en dan hadden we waarschijnlijk geen sluitende businesscase gehad. Wij zijn bewust begonnen op een schaal die haalbaar was, om aan te tonen wat er mogelijk is. Uitbreiden kan altijd nog.”

'In de toekomst is het not done om als datacenter niets met je restwarmte te doen'

Steentje bijdragen aan de energietransitie

Vollmuller verwacht dat steeds meer datacenters hun steentje kunnen bijdragen aan de energietransitie door hun restwarmte te delen. Die kan immers fungeren als duurzame vervanger van aardgas. De datacentersector maakte eerder al een schatting van de potentie hiervan en stelt dat het ongeveer 1 miljoen huishoudens op deze manier kan verwarmen. Vollmuller: “Het zal de aardproblematiek zeker niet in zijn geheel oplossen, maar het kan zeker een interessante aanvulling op het palet van duurzame verwarmingsopties zijn.”

Vollmuller verwacht dan ook dat er in de aankomende jaren steeds meer restwarmteprojecten uit de grond schieten. “Het is een belangrijke verantwoordelijkheid voor de datacenterbranche om daarin voorop te lopen, onze kennis en kunde actief te delen en zoveel mogelijk van dit soort projecten mogelijk te maken. Ik denk zelfs dat het in de toekomst not done is om als datacenter niets met je restwarmte te doen.”

Meest efficiënte manier van koelen

Samodurova verwacht iets vergelijkbaars aan de andere kant van de keten, oftewel bij de productie van chips, moederborden en servers. Ook daar ligt een verantwoordelijkheid om het snelgroeiende energiegebruik van de datasector in toom te houden. In de toekomst hoopt Incooling daarom een innovatie te lanceren die het probleem aanpakt bij de bron. “We ontwikkelen momenteel een koelsysteem dat al geïntegreerd is in de chips, door middel van microtunnels met een diameter van een haar”, besluit ze. “Dat vraagt om een complete herziening van de keten, dus er gaan sowieso wat jaren overheen, maar het kan wel. En dan ben je écht efficiënt aan het koelen.”

Lees ook: Straks kan het: e-mailen op Hollandse windenergie

Beeld campus: Incooling | Beeld datacenter & portret: NorthC Datacenters