Almanya'daki Veri Merkezleri için Akifer Isıl Enerji Depolamanın (ATES) Potansiyeli

Özet

Veri merkezleri büyük miktarda atık ısı üretir ve aşırı soğutma gerektirir; bu, yakın bölgelere çevre dostu bir mekân ısıtması sağlama potansiyeli sunuyor. Ancak bu birleşik arz mevsimsel uyumsuzluktan muzdarip: mekân ısıtmanın çoğu kışın gerekir, veri merkezleri ise yıl boyu ısı üretir. Akifer ısıl enerji depolama (ATES) sistemleri bu uyumsuzluğu aşmanın maliyet etkin bir yoludur. Almanya, gelecekteki veri merkezleri için atık ısı kullanımının incelenmesini zorunlu kılan bir yasa çıkardı ve 2026'dan itibaren binalarda yeni kurulan ısıtma sistemleri en az %65 yenilenebilir ısı kullanmalı.

Yöntem: hava soğutmalı chiller'ların küçük (< 1 m) kondenser fanlarıyla nominal kapasitesi 527 chiller üzerinden regresyonla Qth = 53,3 × n kW (n fan sayısı) olarak tahmin edildi. Depolama için yıllık kullanılabilir atık ısı Eth = Qth × F_yük × (1 − F_serbest) × (1 − F_arıza) olarak, ihtiyatlı ortalama yıllık yük faktörü 0,6 (tepenin %60'ı) ile hesaplandı. İncelenen 19 veri merkezi 1740 GWh_th atık ısı üretiyor, ancak yalnızca 13'ü korunan su bölgeleri dışında ATES için çok iyi veya iyi uygun yer altına sahip.

%60 ATES ısıl geri kazanım oranı varsayımıyla 13 saha 707 GWh_th sağlayabilir; bu Berlin, Düsseldorf, Frankfurt, Hamburg ve Karlsruhe'de yakındaki yaklaşık 20.000 binayı karşılar. Frankfurt'ta uygun zemindeki altı veri merkezi 541 GWh_th sağlayabilir (konut ve ticari ısıtma talebinin %13'ü); on Frankfurt sahasının tamamı için ATES'i en uygun alanlara yerleştirmek 819 GWh_th'ye (%20) ulaşabilir.

Sınırlar: atık ısı tahmini hava görüntülerinde tespit edilen chiller'lara ve genel yük faktörlerine dayanıyor, ölçülmüş verilere değil; 19 veri merkezi örnekleminden hepsi ATES'e uygun değil. ATES'in bir veri merkezi atık ısısı için sağlayacağı ısıl geri kazanım %60 varsayımı.

Öne çıkan noktalar

1. Almanya gelecekteki veri merkezleri için atık ısı kullanımının incelenmesini zorunlu kılan bir yasa çıkardı; 2026'dan itibaren binalarda yeni kurulan ısıtma sistemleri en az %65 yenilenebilir ısı kullanmalı.
2. Küçük (< 1 m) kondenser fanlı hava soğutmalı chiller'ların nominal kapasitesi 527 chiller üzerinden regresyonla Qth = 53,3 × n kW (n fan sayısı).
3. Depolama için yıllık atık ısı Eth = Qth × F_yük × (1 − F_serbest) × (1 − F_arıza); ihtiyatlı ortalama yıllık yük faktörü 0,6.
4. İncelenen 19 veri merkezi 1740 GWh_th atık ısı üretiyor, ancak yalnızca 13'ü korunan su bölgeleri dışında ATES için çok iyi veya iyi uygun yer altına sahip.
5. %60 ATES ısıl geri kazanım oranıyla 13 saha 707 GWh_th sağlayabilir ve Berlin, Düsseldorf, Frankfurt, Hamburg ve Karlsruhe'de yaklaşık 20.000 binayı karşılar.
6. Frankfurt'ta uygun zemindeki altı veri merkezi 541 GWh_th (konut ve ticari ısıtma talebinin %13'ü) sağlayabilir; on sahanın tamamı için ATES en uygun alanlarda 819 GWh_th'ye (%20) ulaşabilir.

Tasarımda kullanımı

• Veri merkezi atık ısısını yakın bina ısıtmasına bağlamadan önce saha altı jeolojisinin ATES'e uygunluğunu ve korunan su bölgeleri dışında olmayı kontrol edin; 19 sahanın yalnızca 13'ü uygundu.
• Atık ısı potansiyelini kurulu chiller kapasitesi, yük faktörü (0,6), serbest soğutma ve arıza payıyla hesaplayın ve ATES'in ısıl geri kazanım oranını (%60) açık girdi yapın.
• Mevsimsel uyumsuzluğu (yıl boyu ısı, kış tepeli talep) ATES ile köprüleyin ve yakın bina ısıtma talebiyle eşleştirin.

Kimler okumalı

Veri merkezi atık ısısını yakın bina ısıtmasına mevsimsel depolamayla bağlamayı planlayan planlamacılar ve jeotermal ve enerji mühendisleri.

Belgenin bölümleri

1. Giriş
2. Yöntemler (hava görüntülerinde chiller tespiti, soğutma kapasitesi regresyonu, atık ısı hesabı, ATES uygunluk analizi, ısı talebiyle eşleştirme)
3. Sonuçlar (19 veri merkezinin atık ısısı, ATES'e uygun sahalar, Frankfurt örneği)
4. Tartışma ve sonuçlar

İlgili standartlar

• German Energy Efficiency Act (EnEfG)
• GEG (65% renewable heat rule)

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Florian Barth; Georg Schefel; Philipp Blum; Kathrin Menberg

Yayıncı

Geothermal Energy (Springer Science and Business Media LLC)

Yıl

2026

Cilt

14

Sayı

1

Sayfalar

11

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.1186/s40517-026-00383-8

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

doi.org

Künye