Kajaanissa etsitään ratkaisua datakeskusten energian hyödyntämiseen

Kajaanissa kehitetään käytännön ratkaisua yhteen datakeskusten suurimmista haasteista: mitä tehdä valtavalle määrälle ylijäämälämpöä. Samalla rakennetaan liiketoimintamallia, joka voi olla toteutettavissa datakeskusekosysteemeissä ympäri Eurooppaa.

Pohjoismaat ovat nousseet nopeasti datakeskusten sijoittumisessa kiinnostavaksi alueeksi. Kajaani on tässä kehityksessä poikkeuksellisen vahvassa asemassa: alueella toimii useita erilaisia datakeskuksia, kuten EuroHPC LUMI -supertietokone sekä juuri käyttöönotettu kansallinen supertietokone Roihu. Myös uusi EuroHPC LUMI AI -supertietokone on rakenteilla Kajaanin Renforsin Rannan teollisuusalueella.

– LUMI-supertietokone oli aikanaan Euroopan tehokkain ja on yhä maailman kärkipäätä, ja sen ympärille on rakentunut Kajaaniin ainutlaatuinen datakeskuskokonaisuus, kertoo CSC – Tieteen tietotekniikan keskuksen Mikko Kerttula.

Datakeskusten ylijäämälämmön hyödyntämistä tutkitaan monissa Euroopan maissa, mutta Kajaanin vahvuus on yhdistelmä useita erilaisia datakeskuksia, olemassa oleva infrastruktuuri ja mahdollisuus testata ratkaisuja todellisessa mittakaavassa. Tämän kaltaista kokonaisuutta on harvassa.

Ylijäämälämpö sähköksi

Datakeskusten tuottamaa ylijäämälämpöä hyödynnetään jo monin paikoin kaukolämpöverkossa. Kun datakeskusten määrä kasvaa, lämpöä voi syntyä moninkertaisesti enemmän kuin paikallinen kaupunki pystyy hyödyntämään.

Siksi alan yritysten kehitystyön keskiössä on tekninen läpimurto: miten matalalämpöinen ylijäämälämpö muunnetaan sähköksi. Korkeampilämpöisen yliäämälämmön hyödyntämiselle on olemassa ratkaisuja energiantuotannon yhteydessä, mutta datakeskusympäristössä vastaavaa toimivaa mallia ei ole vielä toteutettu.

– Datakeskusten ylijäämälämmön lämpötila on suhteellisen alhainen, noin 40–50 astetta, ja sen muuttaminen sähköksi on asia, jota ei ole vielä ratkaistu missään maailmassa, kertoo projektipäällikkö Jouko Putkonen Kajaanin ammattikorkeakoulusta.

Jos muunnos onnistuu taloudellisesti kannattavasti, vaikutus on merkittävä: sähköksi muunnettu energia on siirrettävissä ja hyödynnettävissä missä tahansa, toisin kuin lämpö, joka on usein sidottu paikallisiin tarpeisiin. Kyseisellä ratkaisulla on lisäksi positiivinen vaikutus datakeskusten yhteiskunnalliseen hyväksyttävyyteen.

Uusi liiketoimintamalli

Teknologian rinnalla kehitetään liiketoimintamallia, joka tekee ylijäämälämmön hyödyntämisestä helpompaa ja taloudellisesti kannattavaa. Lähtökohta on, että datakeskuksissa syntyvä lämpö on ilmainen resurssi, mutta sen jatkojalostaminen vaatii investointeja ja toimijoita.

–  Kajaanissa rakennetaan ekosysteemilähtöistä mallia, jossa yritykset, tutkimustoimijat ja infrastruktuurin omistajat muodostavat kokonaisuuden, Putkonen kertoo.

Ylijäämälämmön hyödyntäminen synnyttää uutta liiketoimintaa ja laajentaa datakeskusten ekosysteemiä. Tavoitteena on konsepti, joka voidaan monistaa muihin kaupunkeihin.

Kokonaisoptimointi digitaalisen kaksosen avulla

Datakeskukset eivät toimi irrallaan, vaan osana laajempaa energia- ja yritysverkostoa. Kajaanissa tätä kokonaisuutta mallinnetaan digitaalisen kaksosen avulla. Oulun yliopisto kehittää digitaalisen kaksosen avulla alueellista kokonaisoptimointia ylijäämälämmön hyödyntämiseen, kun taas CSC hyödyntää supertietokoneen digitaalista kaksosta ylijäämälämmön määrän ennustamiseen tietokoneen laskentakuorman perusteella. Alueellinen kokonaismallinnus mahdollistaa sen, että koko alueen energiavirrat, mukaan lukien datakeskukset, kaukolämpö ja muu teollisuus, voidaan optimoida yhtenä järjestelmänä. Tuloksena on tehokkaampi energiankäyttö ja paremmat edellytykset uusien ratkaisujen käyttöönottoon.

Tutkimuksesta kohti pilotointia

Kehittämistyön rinnalla Kajaaniin rakennetaan datakeskuksiin keskittyvää tutkimusosaamista. Tavoitteena on muodostaa CEMIS tutkimus- ja koulutuskeskukseen pysyvä tutkimusryhmä, joka tukee sekä teknologian kehitystä että käytännön pilotointia.

– Tavoitteena on, että Kajaanissa kehitetään ja pilotoidaan uusia ratkaisuja, joita voidaan hyödyntää laajemmin myös Suomen ulkopuolella. Kansainvälistä yhteistyötä tehdään jo nyt muun muassa CSC:n kautta supertietokoneiden digital twin -mallinnuksessa, Jouko Putkonen kertoo.

Työ etenee parhaillaan teknologiaratkaisujen kartoittamisena, yritysyhteistyön rakentamisena ja mallinnuksen kehittämisenä. Tavoitteena ei ole pelkkä teoreettinen tarkastelu, vaan konkreettinen pilotointi Kajaanissa. Kehittämistyö toteutetaan CEMIS tutkimuys- ja koulutuskeskuksen yheistyönä Kajaanin datakeskusekosysteemiin liittyvässä tutkimus- ja kehityskokonaisuudessa (CEMIS-DCR -hanke), jossa ovat mukana Kajaanin ammattikorkeakoulu, CSC, Kajaanin kaupunki, Oulun yliopisto ja yritystoimijoita.

Lisätietoa:

Launch of the Kajaani Data Center Research Initiative (CEMIS-DCR) – CEMIS

Pääkuva: Alueella toimivat muun muassa julkisomisteinen CSC:n supertietokonekeskus sekä kansainvälisiä datakeskusyrityksiä, kuten Borealis Data Center. Uusia suurten toimijoiden investointeja on valmisteilla.

Innokaupunki Kajaanin  kehittämisen kärkiä ovat mittaustekniikka ja mittaukset sekä suurteholaskenta, tekoäly ja datakeskukset.