Energiainfra ja uudet energiateknologiat

Datakeskukset kuumina

Energiatehokkuus ohjaa datakeskusten tulevaisuutta

Kuva: Pexels

Suomen viileä ilmasto, vakaa sähköverkko, sähkön edullisuus ja runsas uusiutuvan energian tarjonta ovat tehneet Suomesta houkuttelevan kohteen datakeskusinvestoinneille. Miten hankkeiden käy jatkoissa, mikäli sähköveroluokan muutos toteutuu?

Tekoälyn, pilvipalveluiden ja IoT-laitteiden yleistyminen sekä suoratoistopalveluiden suosion kasvaminen ovat nostaneet datakeskukset keskeiseksi osaksi globaalia digi-infrastruktuuria. Generatiivinen tekoäly, suuret kielimallit ja muut laskennallisesti vaativat sovellukset edellyttävät tehokasta resurssienhallintaa.

Suomessa on jo useita mittavia datakeskuksia, ja lisäksi käynnissä ja suunnitteilla on useita merkittäviä datakeskushankkeita, mikä voi tulevaisuudessa lisätä sähköverkon kuormitusta. Toisaalta datakeskukset tuovat Suomelle digitaalisen tiedon ja palvelujen huoltovarmuutta, ja datakeskusten joustavalla sähkönkäytöllä voidaan tukea ja tasapainottaa kantaverkon toimintaa.

Sähköveroluokkaan kaavaillaan muutosta

Asiantuntijat ovat ilmaisseet huolensa siitä, että datakeskusten merkittävä sähkönkulutus saattaa vaikuttaa kansalliseen energiankulutukseen ja sähkön hintoihin. Datakeskukset ovat merkittäviä sähkönkuluttajia, ja niiden sähkövero on ollut tähän saakka lähellä nollaa.

Kantaverkkoyhtiö Fingridiä johtanut, viime vuonna eläkkeelle jäänyt Jukka Ruusunen on kritisoinut alemman verokannan käyttöä julkisuudessa. Tätä hän perustelee Suomen tuottamalla puhtaalla sähköllä, joka on Euroopan halvimpia.

Datakeskusten sähköveroedun poistaminen näyttää toteutuvan. Valtiovarainministeri Riikka Purra kertoi maaliskuun 4. päivänä X-palvelussa hallituksen aikovan poistaa datakeskusten ja kaivosten sähkönkäyttöön liittyvät verotuet, ja että valmistelut toimista on jo käynnistetty.

Päätös on aiheuttanut huolta datakeskusalalla. FDCA eli Finnish Data Center Association vastustaa sähköveroluokan muutosta, sillä suunnitteluvaiheessa olevien hankkeiden pelätään vaarantuvan. Myös Energiateollisuus ry:n kestävän kasvun johtaja Joona Turtiainen kritisoi päätöstä Energiauutisissa.

Suunnitellut muutokset datakeskusten sähköveroluokittelussa saattavat vaikuttaa suunnitteilla olevien datakeskushankkeiden toteutumiseen, sillä veroporkkanan poisto voi kääntää investointisuunnan muihin maihin.

”Suomessa on jo useita mittavia datakeskuksia.

Vaikka datakeskusten kasvava sähkönkulutus herättää keskustelua, keskeinen kysymys on, miten niiden energiatehokkuutta voidaan parantaa nopeasti ja vaikuttavasti. Suomen viileä ilmasto vähentää jäähdytyksen tarvetta ja siten parantaa datakeskusten energiatehokkuutta.

Ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi katse kannattaa kääntää energian mahdollisemman tehokkaaseen hyödyntämiseen. Datakeskukset toimivatkin merkittävänä puhtaan kaukolämmön tuottajana.

Hukkalämmöstä hyötylämpöä

”Kaikki datakeskuksissa käytetty sähkö muuttuu lopulta lämmöksi, jonka hyödyntäminen on keskeinen tekijä sekä energiatehokkuuden että investointien takaisinmaksun kannalta. Hyvin suunnitelluilla ja toteutetuilla lämmöntalteenottoratkaisuilla varmistetaan, että lämpöä siirretään mahdollisimman tehokkaasti ja korkealla hyötysuhteella, ja samalla minimoidaan hävikki”, sanoo Hydac Oy:n varatoimitusjohtaja Ville Luomala.

Kehittyneet lämmöntalteenottojärjestelmät mahdollistavat lämmön siirtämisen väliaineesta toiseen, kuten tietokoneilta kylmälevyjen avulla nestemäiseen väliaineeseen. Lämpö on tarvittaessa nostettava lämpöpumpputeknologialla ennen syöttöä kaukolämpöverkkoon tai muihin kohteisiin.

Tyypillinen tiivisteellinen levylämmönsiirrin datakeskuksessa, valmistaja FUNKE. Kuva: Hydac Oy

”Datakeskusten tarpeisiin soveltuvat erityisesti tiivisteelliset levylämmönsiirtimet ja plate & bar -rakenteiset alumiinikennoratkaisut, jotka mahdollistavat lämmön siirron ilmasta nesteeseen, nesteestä nesteeseen tai nesteestä ilmaan vähäisillä häviöillä. Tämä tuo joustavuutta lämmön hyödyntämiseen. Nesteiden puhtaanapito on oleellinen osa tehokasta lämmönsiirtoa”, Luomala sanoo.

Etenkin kesäaikaan lämmölle voi olla vaikea löytää käyttöä. Pahimmillaan ylimääräinen lämpö joudutaan purkamaan vesistöihin, ellei lämmön hyödyntämistä ole huomioitu datakeskusta suunniteltaessa.

”Kehittyneet lämmöntalteenottojärjestelmät mahdollistavat lämmön siirtämisen väliaineesta toiseen.

Hukkalämmön hyödyntämisen lisäksi energiatehokkuutta parantavat energian varastointijärjestelmät. Lämpöä voidaan varastoida lämpöakkuihin tai käyttää paikallisesti esimerkiksi uimahallien, kasvihuoneiden, kalankasvattamojen tai tuotantolaitosten lämmityksessä.

Oikeat mitta-arvot, oikeat ratkaisut

Datakeskusten energiatehokkuuden optimointi on kiinteästi sidoksissa laitteistovalintoihin ja kenttälaitteiden toimintaan. Keskeisiä komponentteja ovat säätöventtiilit, virtausmittarit, painelähettimet ja lämpötilalähettimet, jotka mahdollistavat prosessien tarkan seurannan ja säätämisen.

Kuvassa asennettuna Krohne ultraäänivirtausmittari. Kuva: Tecalemit Flow Oy

”Oikein valitut ja mitoitetut laitteet ovat avainasemassa, sillä virheelliset valinnat voivat johtaa suurien energiamäärien menettämiseen. Asiantunteva yhteistyö suunnittelijoiden ja konsulttien kanssa on ratkaisevaa, jotta kaikki tarvittavat mittaukset ja säätötoimet saadaan toteutettua oikein”, sanoo myyntijohtaja Marcus Finne Tecalemit Flow Oy:stä.

”Oikein valitut ja mitoitetut laitteet ovat avainasemassa.

Kun hukkalämpö on lämpötilaltaan alle kaukolämpöverkon vaatimusten, sen hyödyntäminen vaatii tarkkoja mittalaitteita ja huolellista säätöä. Tällöin pienetkin poikkeamat voivat vaikuttaa merkittävästi järjestelmän toimintaan, ja siksi tarkat mittaukset ja säätötoimet ovat entistäkin tärkeämpiä.

Tarkkaa säätöä ja energiatehokkuutta sähkötoimilaitteilla

Sähkötoimilaitteilla on merkittävä rooli datakeskusten energiatehokkuudessa ja prosessinohjauksessa. Erityisesti lämmön talteenoton ja jäähdytyksen kaltaisissa järjestelmissä tarkka säätö on kriittistä.

Kuva: Pexels

”Sähkötoimilaitteet mahdollistavat erittäin tarkan venttiiliohjauksen, mikä parantaa prosessin hallittavuutta ja auttaa saavuttamaan halutut toimintapisteet tehokkaasti. Tämä vähentää energiankulutusta ja optimoi järjestelmien toimintaa”, kertoo AUMAn myyntipäällikkö Toni Taavila.

Keskeisiä sähkötoimilaitteiden etuja on niiden alhainen virrankulutus. Sähkötoimilaite kuluttaa parhaimmillaan vain noin kolme wattia energiaa, mikä on huomattavasti vähemmän kuin monet muut toimilaitteet kuluttavat. Energiatehokkuutensa ansiosta sähkötoimilaitteet ovat hyvä valinta datakeskuksiin, joissa energiatehokkuus on yksi suunnittelun lähtökohdista. Laitteet tukevat yleisimpiä prosessinohjausväyliä, kuten Profinet-väylää.

”Keskeisiä sähkötoimilaitteiden etuja on niiden alhainen virrankulutus.

Sähkötoimilaitteet soveltuvat laajasti datakeskusten eri järjestelmiin. Niitä voidaan käyttää kaikkialla, missä venttiilejä ohjataan, aina kaukolämpöliitännöistä lämpöpumppujen ja lämmönsiirron ohjaukseen. Laadukas ja toimintavarma sähkötoimilaite tukee koko järjestelmän tehokkuutta ja joustavuutta.

”Datakeskuksissa korostuvat erityisesti toimintavarmuus, säätötarkkuus ja pitkä käyttöikä. Laitteiden on täytettävä tarkat toimiluokitukset. Tämän lisäksi tukipalvelujen ja huollon nopea saatavuus ovat asiakkaille keskeisiä. Meidän huolto- ja tukipalvelumme toimivat nopeasti Espoon toimipisteeltämme käsin”, Taavila sanoo.

Jos sopivien laitteiden valinta mietityttää, niin laitetoimittajiin voi olla yhteydessä matalalla kynnyksellä. Konsultaation ja asiantuntijalausuntojen avulla varmistetaan, että valitut toimilaitteet vastaavat loppuasiakkaan vaatimuksia.

Varavoima kriittisen infran suojana

Vakaa sähkönjakelu on datakeskusten luotettavan toiminnan kannalta oleellista. Datakeskukset ovat kriittisiä infrastruktuureja, joiden toiminnan katkokset vaikuttaisivat laajasti muun muassa pankkipalveluihin ja maksuliikenteeseen, IT-järjestelmiin, kuten sairaaloiden potilastietojärjestelmiin sekä verkkosivuihin, eli käytännössä lähes kaikkiin palveluihin, joista on tullut arjen itsestäänselvyyksiä.

Kuva: kW-set Oy:

”Varavoimajärjestelmillä huolehditaan, että datakeskuksen toimintaan ei tule katkoksia, vaikka sähkönjakelu katkeaisi hetkellisesti. Tyypillisimpiä datakeskuksissa käytettäviä ratkaisuja ovat varavoimageneraattorin ja UPS-akuston yhdistelmät”, kertoo kW-set Oy:n markkinointipäällikkö Jimi Nurmi.

Sähkökatkon sattuessa varavoimageneraattori käynnistyy noin kymmenessä sekunnissa. Käynnistymisen aikana UPSakusto turvaa keskeytymättömän virransyötön. Verkkovirran katketessa kuormitus siirtyy välittömästi akustolle ja edelleen varavoimageneraattorille heti sähköntuotannon käynnistyttyä. Järjestelmä tarkkailee verkkojännitettä ja palauttaa sähkönsyötön automaattisesti sähköverkkoon, kun verkko palautuu.

”Kun datakeskuksia laajennetaan, on lisättävä myös varavirran kapasiteettia.

”Kun datakeskuksia laajennetaan, on lisättävä myös varavirran kapasiteettia. Modulaariset ratkaisut, jotka toimivat plug and play -periaatteella, tarjoavat joustavan ratkaisun muuttuviin tarpeisiin. Varavoimajärjestelmää voi myös hyödyntää reservimarkkinakäytössä”, lisää Nurmi.

Oikeat merkinnät ehkäisevät vaarantilanteita ja tehostavat työskentelyä

Datakeskuksissa toimintavarmuus ja turvallisuus kulkevat käsi kädessä. Selkeä ja kestävä merkintäjärjestelmä on olennainen osa turvallisuutta. Selkeät merkinnät ehkäisevät virheasennuksia, nopeuttavat huoltotoimia ja suojaavat sekä henkilöstöä että infrastruktuuria.

Kuva: Exxi Oy

”Virheelliset tai puutteelliset merkinnät voivat aiheuttaa vakavia vaaratilanteita esimerkiksi huollon tai asennustöiden aikana. Kaapeleiden, kytkimien ja putkistojen täsmällinen merkitseminen estää väärinkytkentöjä, jotka voisivat johtaa järjestelmähäiriöihin tai sähköturvallisuutta vaarantaviin tilanteisiin”, sanoo Aleksi Moilanen, joka vastaa Exxi Oy:n merkintäratkaisujen myynnistä.

Oikein valitut merkintämateriaalit takaavat, että merkinnät kestävät koko datakeskuksen käyttöiän ilman kulumista tai irtoamista. Kestäviä vaihtoehtoja ovat vinyyli ja polyesteri, jotka voidaan tarvittaessa laminoida.

”Selkeä ja kestävä merkintäjärjestelmä on olennainen osa turvallisuutta.

Putkistoissa virtaavien aineiden osalta noudatetaan standardivärikoodeja ja virtaussuuntien merkintää, jotta mahdolliset huoltotoimenpiteet tai hätätilanteet voidaan hoitaa nopeasti ja turvallisesti. Lisäksi korkeajännitteisiin liittyvät standardoidut varoitusmerkinnät sekä opasteet, hätäpoistumistiemerkinnät ja säiliömerkinnät ovat välttämättömiä osia datakeskuksen visuaalisesta turvallisuuskartasta. QR-koodien avulla kaapelija komponenttitiedot voidaan yhdistää dokumentaatioon ja huoltohistoriaan, mikä tehostaa sekä käyttöönottoprosesseja että vikatilanteiden hallintaa.