一项基于混凝土的储热技术近日取得进展。美国Lehigh University研究团队开发出一套储热电池系统,可将数据中心冷却过程中原本直接排放的热量存储起来,并在需要时释放,用于制冷、供热及工业用热等场景。
据外媒TechRadar当地时间14日报道,这套系统主要面向数据中心计算设备运行过程中产生的废热。由于服务器负载不断波动,发热时点与实际用热需求往往并不同步,而储热电池的作用正是弥合这种时间差,提高废热利用效率。
从已公布的数据看,该样机储热容量为150kWh,最高可承受500℃高温,单次完整充放热循环效率超过70%。这意味着,系统储存下来的热能中有较大比例可在后续再次回收利用。
在结构设计上,该系统采用特殊水泥基材料,并结合热虹吸管方案,以提升储热装置内部的传热速度。研究团队将不同储热机制集成到混凝土结构中,在实现快速传热的同时保持相对稳定的温度水平,便于按需释放储存热量。
在储热方式上,系统支持两种路径:既可以直接回收数据中心服务器运行产生的废热,也可以通过电加热方式完成储热。这意味着,系统既能在废热产生时优先进行回收,也可根据电力供需情况灵活调整运行策略。
除储存废热外,该技术还可将回收热升温至120至220℃。这一温度区间可为吸收式制冷机提供热源,从而降低对电驱制冷设备的依赖。相关热量也可用于干燥工艺、区域供热以及工业热源等场景。
对于数据中心而言,这类系统的价值还在于打通冷却废热与外部能源需求之间的连接。过去,为保证服务器稳定运行,冷却环节产生的大量热量通常直接排入空气;引入储热系统后,这部分废热有望输送至周边工业设施或区域供热网络。不过,实际利用效果仍取决于热需求侧距离、管网等基础设施建设成本,以及具体所需温度条件。
研究团队认为,该方案的应用范围并不局限于制冷和供热。储存下来的热量还可接入低温朗肯循环系统发电,适用规模也有望从千瓦级扩大至兆瓦级。除数据中心外,这项技术未来还可能用于高温太阳能系统、工业减排以及按需发电等场景。
从运营角度看,将“储热时点”与“用热时点”分离,也有助于提升数据中心的能源调度灵活性。随着服务器负载和冷却需求随时段变化,储热电池可先行暂存废热,再在需要时释放,从而提高整体热能利用率。
目前,这项技术已从早期研发阶段进入后续商业化推进阶段。报道指出,该项目获得了部分美国联邦能源相关资金支持,并已完成技术许可转让,后续将围绕与现有能源基础设施的集成持续开发。
不过,该样机的性能能否在超大规模数据中心中实现同等水平,仍有待进一步验证。研究团队表示,后续仍需评估储热与回收过程中的能量损耗、设备建设成本以及长期运行稳定性等关键因素。
在AI快速发展推高数据中心用电和冷却压力的背景下,废热储存与再利用正成为提升能效的可行路径之一。若混凝土储热电池进一步实现规模化商用,数据中心废热在制冷、供热和工业流程中的循环利用空间也有望随之扩大。