来源:pg全网最全模拟器 发布时间:2025-11-29 22:05:22
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在能源转型的加速期,芬兰与维也纳正以两条截然不同却同样激进的路径,重新定义“城市如何取暖”。
芬兰的故事像一部工程科幻片:在 Mäntsälä,人们洗的每一滴热水,都来自五公里外数据中心服务器运行所产生的废热。AI时代让数据中心成了“能耗巨兽”,但北欧将其变成“巨型电暖器”——微软在赫尔辛基郊外的项目更堪称全球样板:未来可为埃斯波提供 40% 的供暖,使燃煤电厂提前退役,让数据中心摇身一变成为碳中和城市的心脏。北欧的区域供热网络、寒冷气候、低碳电力,使之成为全世界废热利用最成熟的试验场。
而维也纳的故事则更像城市版“能源独立宣言”:在俄乌战争切断天然气供应后,这座奥地利首都启动一项 210 亿美元的世纪计划——靠地热井、巨型热泵、垃圾焚烧厂余热和工业余热,重塑欧洲最大之一的区域供热网络。饼干厂的烤箱热可以供暖600户家庭,地下三公里的沸水将被巨型热泵提升送入城市,垃圾焚烧厂也被装上“热能放大器”。这是技术、经济与政治的三重考验,更是欧洲能源自主的现实战场。
两则故事,一则把“高能耗”变“高贡献”,一则把“外部依赖”变“内部造血”。它们共同揭示:下一代能源安全,不是建更多电厂,而是让城市里的每一度热,都找到通往居民的路。
通过将计算机处理设施与区域供热系统相结合,芬兰和瑞典等国正努力减少其对环境的影响。
当芬兰工程师Ari Kurvi洗个热水澡,或在公寓里调高暖气时,他其实是在利用一家距此5公里、容量为75兆瓦的数据中心所产生的废热。这家数据中心的计算服务器正处理着大量数字信息,以支持视频通话、汽车导航系统及网页搜索,而一套复杂的管道与泵系统则将这些多余的热能收集起来,并输送到芬兰南部城镇Mantsala的住户中。
自大约十年前投入运行以来,这座数据中心一直为该镇供热。去年,它为约2,500户家庭提供了热量,占Mantsala供热需求的约三分之二,以此来降低了居民的能源支出,同时减轻了对能源密集型计算基础设施造成的环境负担。如今,一些全球最大的科技公司也开始采纳数据中心余热回收技术,力求提升可持续性。
Kurvi是这一新兴技术的先锋之一。上世纪80年代起,他作为Hewlett Packard的工程师兼项目经理,在寒冷的芬兰冬天里,长年在服务器发热的机房中工作。这段经历让他开始思考怎么样将这些被浪费掉的热量加以利用。
“最初我关注的是服务器的健康情况,”Kurvi说,“我知道服务器内部的热量会造成损害,但当我自己走出大楼时,却需要这些热量,因为外面太冷了。我开始有了一个朴素的认知:这里有热,那里有冷,也许我们大家可以在两者之间进行交换。”
他在2009年首次将这一理念应用于芬兰中部Kuopio的一家中心,回收的废热被售回给大楼的房东。五年后,他在Nebius Group NV的设施中进一步扩展了这一做法,该设施如今为他自己的家供热。Kurvi表示,这一项目是一个重要的升级,不仅是芬兰首次在如此大规模上应用此类技术,也可能在全球尚属首例。
目前,全球最大的数据中心余热回收项目正在赫尔辛基郊外推进中。Microsoft正在建设一组数据中心群,建成后预计将为芬兰第二大城市Espoo提供40%的供暖,相当于约10万户家庭的用热量。当地一座燃煤供暖厂已经关停,因为再也不需要了。
此外,芬兰还有非常多使用余热回收的数据中心项目在今年3月和5月陆续公布;瑞典也已有类似项目投入运行。
没有哪个数据中心对环境是完全友好的,但此类项目能够在全球对算力需求激增的背景下,有效减轻其负面影响。最大型的商业数据中心——所谓的“超大规模设施”——其耗电量可与一个城市相当,而这些电力大多源自高污染的化石燃料。随着人工智能的广泛应用,这类中心的能耗只会持续上升。根据Goldman Sachs Group Inc.的数据,全球数据中心行业的电力消耗将在2023年基础上于2027年增长50%。国际能源署4月发布的一份报告则预测,到2030年,数据中心的电力需求将翻倍。
“如果我们默认数据中心是必要的,比如我们用Zoom通话就离不开它们,那么我们就必须找到最合适的位置来建它们,”当地评估Microsoft设施环境影响的官员Veera Lyytikainen说,“最合适的地点应当是那些可通过废热、并且能用可再次生产的能源运行的数据中心。”
由于气候寒冷、电网以水电、风电和核电等可再次生产的能源为主,北欧地区吸引了众多科技公司前来建立服务器集群。在这里,数据中心通常可以仅靠室外自然冷空气冷却,以此来降低能耗。另一个吸引点是,该地区的电价是全球最低之一,仅为德国(全球数据中心建设领先国家之一)电价的一半左右。
但该地区真正的优势,在地下。成千上万公里的绝热管道穿行于住宅和办公楼之下。芬兰许多城镇依赖于区域能源系统,即由中央发电厂产生蒸汽或过热水,再输送至单栋建筑、园区,或整个社区。这一原理可追溯至古罗马,19世纪出现商业化系统,如今北美的数百座城市(包括纽约、波士顿和费城)仍在使用蒸汽区域供热系统(即下雨后街头冒出来的“蒸汽云”)。区域能源系统在欧洲和亚洲也广泛存在。
图三、在瑞典与芬兰,电力结构已基本实现脱碳。来源:Eurostat。注:其他可再次生产的能源包括沼气、生物质和地热能源
维护良好的区域供热网络能非常高效,尤其是当它与已经产生大量废热的基础设施(如地铁系统或大型数据中心)结合时。
Microsoft园区的运行方式如下:数据中心排出的温水(约25至35摄氏度)将流入一个装有三十多台水对水热泵的余热回收站。热泵从中提取热量,将冷却后的水返回数据中心,再将温水(升温至86℃)送入两台大型电锅炉。电锅炉将其进一步加热至115℃,达到区域供热系统的使用标准。
吸引Microsoft在赫尔辛基郊外一片森林地带建造其旗舰设施的,正是能够接入区域能源系统的潜力。该地点位于两条高速公路之间,计划部署最多150兆瓦的IT算力,并雇佣多达240人维护服务器集群。
图四、热能回收流程图。来源:Fortum。注:尽管热泵和锅炉在流程中是必要环节,但来自数据中心的废热仍构成注入区域供热网络的主要热能来源。
虽然目前仍是一个相当于70个足球场面积的繁忙施工现场,但由当地公用事业公司Fortum Oyj建造的热能回收设施已完成,并将在冬季投入到正常的使用中。“这些数据中心就像巨型风扇,可以将电力高效转化为热能,”Espoo市市长、前芬兰气候部长Kai Mykkanen表示。他强调,这样的做法十分罕见——“我们要实现无排放的电力比无排放的热能容易多了。”
重复利用废热也代表着不需要再投资建设以生物质或木材为燃料的发电设施。目前,Espoo约四分之一的热能来自天然气,五分之一来自可再次生产的能源。热泵和热回收占了约三分之一,其余则由电力直接供热。
一旦Microsoft的数据中心并入城市的区域供热网络,该系统将有望在2030年前实现碳排放清零。
Microsoft估算,该项目所产生的废热回收量大约可占芬兰实现碳中和所需减排量的1%。
不过,这家美国公司并不会免费提供这些多余的热量,尽管其拒绝透露合同的具体细节。Fortum表示,从像数据中心这样稳定的热源获得热能,通常能让我们消费者享受更稳定的价格。
瑞典RISE研究院的科学家Jon Summers自2010年以来便在研究数据中心问题,他表示,从数据中心回收废热“在绿色资质方面是最优方案”。
Microsoft EMEA能源团队负责人Gilda Amorosi在建设现场接受媒体采访时说:“这是一个能够让布鲁塞尔及整个欧洲重新认识数据中心废热利用潜力的项目。像这样的创新可以推广开来,激励更多企业效仿。”
根据丹麦Aalborg University可持续能源规划教授Brian Vad Mathiesen的研究,到2050年,甚至更早,欧洲数据中心每年可供利用的热量预计将达200太瓦时,是现在的四倍。“当然,这些热量不可能全部被利用,”他说“关键是要从数据中心建成的那一刻起,就对其提出回收废热的要求。”
尽管这项技术潜力巨大,但也存在诸多限制。新建的数据中心在北欧消耗了大量电力,这一现象引发了极大争议。随着从重工业到私人汽车等所有的领域的电气化进程不断推进,围绕电力资源的争夺将愈发激烈。在许多美国运营商落户的爱尔兰,数据中心已消耗了全国约20%的电力,正在引发地方领导人的反对。人员配备稀少的数据中心还与那些雇佣大量员工、对经济贡献更为显著的工厂争夺电力资源。
“数据中心行业把自己说成是电力供应方,因为他们提供热能,但他们消耗的其实是我们本可以用在别的方面的电力。他们对电力的索求能够说是毫不知耻。”挪威议会中左翼红党成员Sofie Marhaug表示,“他们也许能提供一些工作岗位,但数量非常有限。”
芬兰的政策制定者也开始关注这一问题。2025年3月,芬兰财政部提议取消数据中心的一项税收优惠政策,此举每年将使行业损失约3000万欧元(约合3350万美元)。这一提议导致TLS Energy Oy搁置了其位于芬兰拉普兰Pello的项目,因为该公司不愿承担其电力税账单可能暴增40倍的风险。
此外,数据中心与区域供热系统在地理位置上往往也不匹配。后者通常位于市中心地区,地价较高;而在挪威,一些数据中心选址于森林深处,比如Google计划在奥斯陆以南建设的一个超大型数据中心。Sintef热能部门负责人Petter Egil Rokke表示,这种选址由于缺乏附近热能需求方而面临挑战。
热能回收技术的推广也并非一帆风顺。例如在芬兰的Microsoft项目中,“三个站点之一的Vihti并未采用任何废热回收设施,从气候影响的角度看,这一站点的评估结果要消极得多。”芬兰当地环保机构的Lyytikainen表示。
图八、公用事业公司Fortum表示,从像数据中心这样稳定的热源回收热能有助于保持消费者价格的稳定。摄影:Roni Rekomaa/Bloomberg
话虽如此,将热能捕捉技术应用于数据中心并不代表这些项目对气候有利——它们只是“没那么坏”而已。对此,Reetta Suni,这位来自地方环保机构的高级官员在接受媒体采访时指出,对于两个将实施废热回收的站点而言,环境影响评估“并未发现其对气候具有非常明显益处”,“数据中心对气候没有一点实质性的裨益。”
Meta Platforms Inc.原计划扩建其位于丹麦Odense的数据中心,该中心为约7000户家庭提供供暖,但该计划于2022年被冻结,原因是公司重新审视了发展规划。另一个例子是Apple Inc.在2015年宣布,其位于丹麦Viborg、投资达10亿美元的服务器设施将通过区域供热惠及当地社区。然而,截至目前,这一承诺尚未兑现——不过当地供热公司现已表示,服务预计将在2027年启动。
在斯德哥尔摩南部,一道四米高的围栏背后,Conapto AB去年启用了其第四座、也是目前为止最大的数据中心。这座20兆瓦的设施将其多余热能输送至城市的区域供热系统,为1万户家庭供暖。
“我们整个行业都要提升标准。”Conapto首席商务官Stefan Nilsson表示。未来,可持续性“将成为服务客户的基础要求”,原因是“一方面客户对标准提出了更加高的要求,另一方面欧盟的监督管理要求也更加严格。”他补充称,公司今后在斯德哥尔摩建设的新设施将全部配备热能回收技术。
市场情报公司DC Byte的创始人Edward Galvin表示,德国出台的一项新的能效法案可能比欧盟法规产生更大影响。该法规要求2026年启用的大型数据中心需利用其10%的废热,而2028年启用的新中心则必须利用20%。原先设定的30%目标因行业反对被削弱。
尽管初期要求相对宽松,但Galvin指出,“立法的优点是它能创造一个完全公平的竞争环境。”
根据新规,欧盟成员国需在本十年末前,将最终能源消费总量在原2020年预测基础上减少近12%。此外,所有功率达到500千瓦的数据中心必须公开披露包括能源消耗和水使用在内的关键信息。
欧盟委员会将于5月15日提交一份评估报告,审查当前措施是否足以应对行业的能源消耗问题,并探讨要不要设定最低性能标准。
尽管Conapto的Nilsson坦言公司“不会靠卖热致富”,但他表示:“这对我们、我们的客户以及所在社区而言,都是一种双赢。”
在芬兰,更多的热能回收项目正在筹备中。今年3月25日,Polarnode宣布将在芬兰东部建设一座150兆瓦的数据中心,该中心将接入区域供热管网。运营负责人Mika Suomi表示,公司将于下季度启动招标程序,并在8月选定客户。
尽管这项技术仍处于持续发展阶段,Kurvi对此表示欣慰。他目前担任专注于数据中心地产的Hyperco公司首席发展官,觉得自身的坚持正在获得回报。
“芬兰语里有个词叫‘sisu’。它很难翻译,大致意思是倔强、是一种完成事情的执着。”
奥地利首都计划斥资210亿美元,通过热泵、地热井和能效措施终结对进口天然气的依赖。
在维也纳郊区一片夹在工厂与高层公寓楼之间的空地上,工程师们正在向地下钻孔,目标直指奥地利首都下方3公里(1.9英里)处一片沸腾的热水储层。
“我曾乘直升机或越野车前往钻井现场,”奥地利国有能源公司OMV AG地热业务负责人Bernhard Novotny说,“但这是我第一次坐地铁来上班。”
开发这片名为Aderklaaer Konglomerate(阿德克拉尔砾岩层)的热水储层,是维也纳耗资200亿欧元(约合210亿美元)的供热系统改造计划的一部分。该计划旨在通过地热井、大型热泵和能效项目重塑城市供暖网络,以应对俄乌战争引起的冲击。
半个多世纪以来,维也纳依赖经乌克兰管道输送的俄罗斯天然气为居民供暖。但随着俄罗斯全面入侵乌克兰,维也纳于去年9月宣布切断俄气供应。几个月后,基辅政府拒绝延长允许俄气过境输往中欧的协议,奥地利别的地方也失去了俄气来源。如今,天然气价格较第三季度上涨逾40%,交易商警告称,欧洲明年冬季可能面临短缺。
维也纳的应对策略是加速推进一项长期计划,通过扩建欧洲最大的区域供热网络之一,并开发新能源为网络供能,为其200万居民可持续地保障冬季供暖。然而,该计划面临技术、经济和政治阻力——今年1月,亲俄且对气候议题持怀疑态度的自由党受命组建奥地利新政府。
图二、维也纳的“阿斯彭湖城”(Seestadt Aspern)住宅区是欧洲最大的新建社区之一,建在阿德克拉尔砾岩层上,未来将为居民提供地热供暖。摄影师:迈克尔拉·纳吉达伊奥娃/彭博社
“这是一项伟大的尝试,”维也纳执政党社会气候事务议员Jürgen Czernohorszky表示,“我们的使命是为未来百年构想变革城市的宏伟计划。”
尽管全球变暖已使奥地利年均气温较一个世纪前上升了五分之一,但首都居民仍面临危险的寒潮侵袭。严寒期间,多瑙河湿地上滑冰的人们络绎不绝——这片蜿蜒穿过工人社区的冰面被当地人亲切地称为Viennese Riviera。
为应对寒冬,维也纳政府自20世纪60年代起开始效仿纽约曼哈顿下城向上城输送蒸汽的供热系统,逐步建设区域供暖网络。如今,维也纳的供热管网总长1300公里,为超过20万户家庭输送热空气与热水,跻身欧洲最大规模之列。
这一网络是城市对抗严寒的重要资产。市属能源公司Wien Energie计划将供热覆盖的住宅数量翻倍至40万户,约占维也纳住房存量的三分之二。
目前,该网络的最大热源是斯皮特劳垃圾焚烧厂。这座由建筑师Friedensreich Hundertwasser设计的城市地标,拥有覆满彩色反光瓷砖的球形烟囱和供游客欣赏生态主题艺术的观景台。
图三、由艺术家Friedensreich Hundertwasser设计的斯皮特劳垃圾焚烧厂,为当前接入维也纳区域供热网络的20万户家庭供暖。摄影师:迈克尔拉·纳吉达伊奥娃/彭博社
斯皮特劳焚烧厂体现了“新欧洲包豪斯”理念,强调用本地材料,并主张建筑应具备多重经济功能。维也纳城市规划者正以相同思路开发热源。
近年来,维也纳周边数据中心的激增为供热网络提供了新机遇。国际原子能机构(International Atomic Energy Agency)和维也纳大学的服务器余热已接入市政网络。由美国Digital Realty Trust 公司运营的奥地利最大数据中心,几乎完全满足该市一家大型医院的供暖需求。
这种“余热捕手”策略并非全新尝试。十年前,市政府曾与饼干制造商约瑟夫·曼纳公司(Josef Manner & Comp)接洽,询问其位于市中心附近居民区的六层垂直工厂能否将烤箱余热用于周边公寓供暖。工厂经理Christian Froemmel启动了耗资4000万欧元的项目,在提升产量的同时回收余热。如今,曼纳公司每年向区域供热网络输送约5600兆瓦时的余热,足以满足600户家庭需求,并以此增加收入。
图四、拥有135年历史的维也纳糖果商约瑟夫·曼纳公司向城市电网售热。摄影师:迈克尔拉·纳吉达伊奥娃/彭博社
图五、项目工程师——克里斯蒂安·弗罗梅尔,在提升饼干产量的同时降低了能耗。摄影师:迈克尔拉·纳吉达伊奥娃/彭博社
“一年就收回了成本,”Christian Froemmel在参观其高度自动化的工厂时表示。空气中弥漫着烘烤华夫饼、可可豆与柠檬皮的温暖香气。
除社区级项目外,维也纳还投资大型基础设施,例如阿德克拉尔砾岩层的地热井。
这片储层早在上世纪勘探化石燃料时已被地质学家详细探明。通过借鉴水力压裂技术钻探至储层后,企业计划用沸水驱动巨型热泵,将热水输送至地表并为维也纳2万户家庭供暖。
图六、工厂内的热交换器将饼干烤箱余热导入区域供热网络。摄影师:迈克尔拉·纳吉达伊奥娃/彭博社
热泵通过吸收空气、水或土壤中的环境热量并集中释放,通常比燃气系统更高效。但此前该技术多用于独栋住宅和小企业。将其规模化以服务整栋公寓楼需要突破性工程技术和新供应链。
“10到15年前,热泵技术还不足以支撑这类大型项目,”Wien Energie地球物理学家兼脱碳与新首席技术官Linda Kirchberger表示。
维也纳主要垃圾处理中心已启用一台巨型热泵,其产能量超过自身消耗。更多大型热泵正在Wien Energie的垃圾焚烧厂安装,以从垃圾中提取额外能量。
尽管技术可行性逐步提升,经济挑战依然存在。热能市场行情报价仍与天然气价格挂钩,这在某种程度上预示着在2022年俄乌战争引发的能源危机中,燃料成本飙升仍被转嫁给区域供热用户。
图七、Wien Energie焚烧厂安装的巨型热泵将通过回收垃圾余热提高能效。摄影师:迈克尔拉·纳吉达伊奥娃/彭博社
因此,为确保维也纳战略的可行性,热能供应商需签订长期采购协议以保障稳定性与经济可持续性。
“需要合适的地下热条件与水流才能成功,”OMV能源高管Berislav Gašo在12月16日维也纳首口地热井开钻时表示,“但也需要足够长期的承购协议来实现经济性——这样才可以真正与天然气竞争。”
维也纳市议员Czernohorszky指出,这正是市政府的作用所在。维也纳历来擅长投资可延续数十年甚至更久的大型基建项目。19世纪,它建造了从阿尔卑斯山引水的输水系统;20世纪的“红色维也纳”公共住房运动使市政厅至今仍是欧洲最大房东之一。
“关键在于政治稳定,”Czernohorszky说。除二战前的11年纳粹统治时期外,社会在过去一个世纪中基本掌控着维也纳市政。该党即将面临4月27日的新一轮市政选举。
图八、位于阿斯彭湖城的全球最高木结构摩天大楼可减少约2800吨二氧化碳排放,与维也纳首口地热井遥相呼应。摄影师:迈克尔拉·纳吉达伊奥娃/彭博社
自由党领导的新政府可能为该计划带来风险。其1月16日公布的预算案提议每年削减5亿欧元气候支出。尽管市政官员称此举可能延缓供热网络扩建,但维也纳迈向能源安全与可持续未来的方向不会改变——相关资源已纳入预算,且民族主义-保守派联盟远未获得推翻市政政策所需的议会多数席位。
奥地利能源部长Leonore Gewessler表示,维也纳正接近破解能源转型中最艰巨的挑战之一。“我们正真看到天然气消费量可以迅速下降,”她在采访中指出,奥地利燃料消费自2022年以来已减少五分之一,“解决方案就在眼前,我们只需付诸行动。”