این مرکز داده شناور برق ۳۲ هزار خانه را تأمین می‌ کند

پروژه کراکن یک مرکز داده شناور است که برق ۳۲ هزار خانه و آب شیرین ۱۵۰ هزار نفر را تأمین می‌کند و ظرفیت پردازش هوش مصنوعی هم دارد.

به گزارش سرویس انرژی تک‌ناک، توسعه‌دهندگان این طرح بیان کردند که مرکز داده شناور کراکن می‌تواند هم‌زمان ۴۰ مگاوات برق برای انتقال به ساحل، روزانه ۳۰ میلیون لیتر آب شیرین و ۶۰ مگاوات ظرفیت پردازشی برای مراکز داده هوش مصنوعی فراهم کند.

این پروژه را شرکت مهندسی دریایی InMar Technologies و شرکت توسعه‌دهنده سامانه‌های انرژی OptiFuel Systems در قالب همکاری Optimal Transit توسعه می‌دهند. شناور پیشنهادی قرار است بدون نیاز به زمین، اتصال مستقیم به شبکه برق و سوخت متعارف برای عملیات اصلی خود فعالیت کند. بر اساس برآورد سازندگان، برق صادراتی کراکن برای تأمین شبانه‌روزی انرژی حدود ۳۲ هزار خانه کافی است و آب شیرین تولیدی آن نیز می‌تواند نیاز روزانه حدود ۱۵۰ هزار نفر را پوشش دهد.

کراکن در واقع نسخه جدید طرحی است که Optimal Transit در ماه ژوئیه معرفی کرده بود. نسخه اولیه به‌ عنوان یک مرکز داده شناور و خودتأمین برای هوش مصنوعی طراحی شده بود و مدل‌های ۱۰، ۲۰، ۵۰ و ۱۰۰ مگاواتی داشت. در آن طرح، تقریبا تمام ظرفیت تولیدی برای رک‌های پردازنده‌های گرافیکی در نظر گرفته شده بود. نسخه VITAL همان زیرساخت اصلی را حفظ می‌کند، اما توان را میان پردازش داده و خدمات عمومی برای مناطق ساحلی یا بحران‌زده تقسیم می‌کند.

بیشتر بخوانید: فناوری فرمول یک وارد رآکتورهای هسته‌ای کوچک می‌ شود

تولید برق با اختلاف دمای آب اقیانوس

هسته فنی کراکن سامانه‌ای با نام Digital Ocean Thermal یا DOT است که Optimal Transit آن را ثبت اختراع کرده است. این فناوری در اصل نسخه‌ای اصلاح‌شده از سامانه تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس یا OTEC محسوب می‌شود. OTEC از اختلاف دمای میان آب گرم سطح دریا و آب بسیار سردتر در اعماق چندصد متری برای تولید برق استفاده می‌کند.

در یک چرخه بسته، آب گرم سطح دریا سیال کاری با نقطه جوش پایین مانند آمونیاک را گرم می‌کند. آمونیاک پس از تبخیر، توربین را به حرکت درمی‌آورد و برق تولید می‌شود. سپس آب سرد اعماق دریا، بخار آمونیاک را در کندانسور دوباره به مایع تبدیل می‌کند و یک پمپ آن را به ابتدای چرخه بازمی‌گرداند.

کراکن علاوه بر آب گرم سطح دریا، از گرمای اتلافی سرورهای خود نیز استفاده می‌کند. در بسیاری از مراکز داده، این گرما باید با سامانه‌های خنک‌کننده دفع شود، اما در مرکز داده شناور کراکن، بخشی از همین گرما دوباره وارد چرخه تولید برق می‌شود. نمودار منتشرشده Optimal Transit نشان می‌دهد آب سطح دریا با دمای حدود ۲۵ درجه سانتی‌گراد وارد سامانه می‌شود و آمونیاک را در تبخیرکننده گرم می‌کند.

سرورهای مجهز به خنک‌کننده مایع نیز گرمای اتلافی خود را با دمای حدود ۴۵ درجه سانتی‌گراد به سامانه AHEB منتقل می‌کنند. این سامانه، بخار آمونیاک را پیش از ورود به توربین بیشتر گرم می‌کند. پس از عبور بخار از توربین، آب اعماق با دمای حدود ۵ درجه سانتی‌گراد، آمونیاک را دوباره مایع می‌کند.

شرکت Optimal Transit عنوان کرد که فناوری DOT از یک چرخه چندمرحله‌ای رانکین، بازیابی آنتالپی، تقویت حرارتی و تولید آمونیاک سبز نیز استفاده می‌کند. این شرکت مدعی است معماری جدید می‌تواند اندازه توربین را حدود ۷۰ درصد کاهش دهد. به گفته شرکت، اندازه پمپ‌های آب سرد و کندانسور نیز می‌تواند ۷۰ درصد کمتر شود. همچنین هزینه مربوط به پمپاژ آب گرم و تبخیرکننده ۴۰ درصد، هزینه پمپاژ آمونیاک ۴۰ درصد و قطر لوله آب سرد نیز ۷۰ درصد کاهش پیدا می‌کند.

این کاهش‌ها در صورت اثبات عملی، می‌توانند بخشی از مشکلات شناخته‌شده نیروگاه‌های OTEC را حل کنند. با وجود این، فناوری DOT هنوز در مقیاس ادعاشده به‌طور عملی آزمایش نشده است و ارقام منتشرشده فعلا بر پایه طراحی و مدل‌سازی شرکت قرار دارند.

بیشتر بخوانید: مطالعه جدید درباره تأثیر گرمایی مراکز داده: دیتاسنترها به افزایش دمای مناطق اطراف متهم شدند

تولید روزانه آب شیرین در مرکز داده شناور کراکن

زیرساخت حرارتی کراکن فقط برای تولید برق استفاده نمی‌شود. طراحان این شناور قصد دارند همان جریان‌های آب گرم و سرد را برای شیرین‌سازی آب دریا نیز به کار بگیرند. این سامانه از فناوری آب‌شیرین‌کنی تبخیر ناگهانی در خلأ استفاده خواهد کرد.

در فشار بسیار پایین، آب گرم دریا می‌تواند در دمایی بسیار کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد بجوشد. با تبخیر آب، نمک در بخش مایع باقی می‌ماند. سپس بخار حاصل با استفاده از جریان آب سرد در دسترس، متراکم و به آب شیرین تبدیل می‌شود. این فرایند از نظر اصول فنی شناخته‌شده است و ارتباط نزدیکی با سامانه‌های OTEC چرخه باز دارد.

بر اساس ادعای Optimal Transit، یک شناور VITAL می‌تواند روزانه ۳۰ میلیون لیتر، معادل ۷.۹ میلیون گالن، آب شیرین تولید کند. این میزان آب برای نیاز روزانه حدود ۱۵۰ هزار نفر کافی برآورد شده است. نکته اصلی در طراحی کراکن این است که تولید برق، خنک‌سازی مرکز داده و شیرین‌سازی آب به زیرساخت حرارتی مشترکی متکی هستند. در نتیجه شرکت امیدوار است با استفاده دوباره از تجهیزات و جریان‌های آب، هزینه و پیچیدگی ساخت سه تأسیسات جداگانه را کاهش دهد.

شرکت Optimal Transit این شناور را برای جزایر، مناطق ساحلی کم‌برخوردار، نواحی صنعتی و مناطق آسیب‌دیده از بلایای طبیعی پیشنهاد کرده است. در چنین مناطقی، یک شناور چندمنظوره می‌تواند بخشی از نیاز به برق، آب شیرین و زیرساخت پردازشی را بدون ساخت تأسیسات گسترده روی خشکی تأمین کند.

کشتی متحرکی که می‌تواند از طوفان فرار کند

کراکن برخلاف بسیاری از زیرساخت‌های فراساحلی، قرار نیست به‌ صورت دائمی در یک نقطه ثابت باقی بماند. این مرکز داده شناور از طراحی Small Waterplane Area Twin Hull یا SWATH استفاده می‌کند. در این معماری، بخش زیادی از حجم شناور در دو بدنه غوطه‌ور در زیر سطح آب قرار می‌گیرد و سازه فوقانی از طریق پایه‌های باریک به این بدنه‌ها متصل می‌شود.

طرح اصلی کراکن با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات حدود ۹۱ متر طول و نزدیک به ۵۰ هزار لانگ‌تن وزن دارد. نسخه‌های کوچک‌تر ۱۰ و ۲۰ مگاواتی نیز حدود ۷۶ متر طول دارند.

سخت‌افزار مرکز داده روی کشتی به‌ صورت ماژولار طراحی شده است و با مایع خنک می‌شود. به همین دلیل می‌توان نسل‌های جدید سرورها و پردازنده‌های گرافیکی را بدون تعویض خود شناور نصب کرد. سازندگان این ویژگی را یکی از عوامل مقیاس‌پذیری پروژه می‌دانند، زیرا عمر بدنه کشتی می‌تواند بسیار بیشتر از چرخه عمر تجهیزات محاسباتی باشد.

اتصال کراکن به ساحل از طریق یک سامانه چندمنظوره با قابلیت جداسازی سریع انجام خواهد شد. برق، آب شیرین و ارتباط داده از طریق همین اتصال به ساحل منتقل می‌شوند. شرکت Optimal Transit بیان کرد که در صورت نزدیک شدن یک طوفان شدید، شناور می‌تواند ظرف چند ساعت از مهاربندی و سامانه اتصال خود جدا شود و با نیروی محرکه داخلی از منطقه فاصله بگیرد.

نسخه قبلی طرح برای این شناور سرعتی نزدیک به ۱۶ گره دریایی، معادل حدود ۳۰ کیلومتر بر ساعت اعلام کرده بود. پس از عبور طوفان، کراکن می‌تواند به محل قبلی بازگردد و دوباره به زیرساخت ساحلی متصل شود. همین قابلیت به شناور اجازه می‌دهد در صورت پایان قرارداد، تغییر شرایط سیاسی یا افزایش نیاز در یک منطقه دیگر، محل استقرار خود را نیز تغییر دهد.

شرکت Optimal Transit حتی پیشنهاد داده است پنج شناور VITAL در محدوده‌ای حدود سه کیلومتر از ساحل کنار یکدیگر مستقر شوند و مجموعه‌ای با نام Sovereign Power Park تشکیل دهند. به ادعای شرکت، چنین مجموعه‌ای می‌تواند حدود ۲۰۰ مگاوات برق به ساحل منتقل کند، روزانه ۱۵۱ میلیون لیتر آب شیرین تولید نماید و ۳۰۰ مگاوات ظرفیت مرکز داده در اختیار بگذارد.

هزینه ۵۸۷ میلیون دلاری مرکز داده شناور

شرکت Optimal Transit هزینه کامل ساخت و تجهیز هر شناور VITAL را حدود ۵۸۷ میلیون دلار برآورد کرده است. توسعه‌دهندگان عنوان کردند که ساخت جداگانه یک نیروگاه ۴۰ مگاواتی، یک تأسیسات آب‌شیرین‌کن با ظرفیت روزانه ۷.۹ میلیون گالن و یک مرکز داده ۶۰ مگاواتی هوش مصنوعی روی خشکی، در مجموع بین ۷۵۰ میلیون تا ۱.۳۳ میلیارد دلار هزینه خواهد داشت.

بر اساس محاسبات شرکت، کراکن می‌تواند با هزینه‌ای معادل ۴۴ تا ۷۸ درصد هزینه ساخت جداگانه این زیرساخت‌ها عرضه شود. همچنین Optimal Transit زمان استقرار یک شناور را حدود سه سال برآورد کرده است، در حالی که ساخت مجموعه‌های جداگانه روی خشکی ممکن است بین شش تا ۱۰ سال زمان ببرد.

همچنین شناور به زمین نیاز ندارد و قابلیت جابه‌جایی آن، این زیرساخت را به سامانه‌ای قابل انتقال تبدیل می‌کند.

با وجود این، تمام این برآوردها بر پایه طرحی قرار دارند که هنوز وارد مرحله بهره‌برداری تجاری نشده است. شرکت Optimal Transit در ماه ژوئیه اعلام کرده بود که سرمایه جذب‌شده در مرحله Series A برای تهیه نقشه‌های مهندسی آماده تأیید ABS و اعتبارسنجی جامع دوقلوی دیجیتال DOT استفاده خواهد شد. برنامه تولید نیز به جذب سرمایه در مرحله Series B در سال ۲۰۲۷ وابسته است.

بیشتر بخوانید: کشتی‌های هوایی میزبان تازه مراکز داده کوانتومی

چالش‌های مهندسی و پرسش‌های بی‌پاسخ

بزرگ‌ترین چالش این مرکز داده شناور به مقیاس تولید برق حرارتی اقیانوس مربوط می‌شود. فناوری OTEC از نظر علمی شناخته شده است، اما اختلاف دمای محدود میان سطح و عمق اقیانوس باعث می‌شود بازده حرارتی آن پایین باشد. یک مطالعه در سال ۲۰۲۶ که عملکرد یک نیروگاه OTEC با توان خالص ۱۰۰ مگاوات را مدل‌سازی کرده بود، در بهترین شرایط و با استفاده از آب سرد در عمق ۷۰۰ متری، بازده حرارتی ۳.۷۵ درصد را به دست آورد.

این بازده پایین به جابه‌جایی حجم بسیار زیادی از آب دریا نیاز دارد. اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا، NOAA، برآورد کرده است که نیروگاه متعارف OTEC با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات ممکن است روزانه ۳۸ تا ۷۶ میلیارد لیتر آب جابه‌جا کند و به لوله آب سردی با قطر حدود ۱۰ متر و عمق تقریبی ۱۰۰۰ متر نیاز داشته باشد.

استقرار و نگهداری این لوله، یکی از چالش‌های اصلی مهندسی OTEC است. شرکت Optimal Transit ادعا کرده است که فناوری DOT می‌تواند قطر لوله آب سرد را ۷۰ درصد کاهش دهد. اگر این ادعا در مقیاس واقعی اثبات شود، یکی از مهم‌ترین موانع این فناوری را کاهش خواهد داد. با وجود این، هنوز مشخص نیست سامانه آب عمیق چگونه با شناوری که باید در زمان طوفان از محل خود جدا شود، هماهنگ خواهد شد.

پرسش اصلی این است که ورودی آب سرد عمیق چگونه متصل و جدا می‌شود و چگونه می‌تواند فرایند جداسازی، حرکت شناور و اتصال مجدد را بدون آسیب تحمل کند. اطلاعات عمومی منتشرشده درباره پروژه هنوز جزئیات مهندسی کافی برای پاسخ به این پرسش ارائه نمی‌کنند.

تراز انرژی پروژه نیز به توضیح بیشتری نیاز دارد. ۴۰ مگاوات برق صادراتی و ۶۰ مگاوات ظرفیت پردازشی در مجموع به ۱۰۰ مگاوات می‌رسند. در عین حال، پمپاژ حجم عظیم آب دریا، شیرین‌سازی آب، خنک‌سازی، تجهیزات کشتی و سامانه‌های کمکی نیز برق مصرف می‌کنند. این شرکت توان اعلام‌شده را خروجی خالص توصیف می‌کند، اما هنوز یک تراز توان کامل منتشر نکرده است که نحوه محاسبه این مصارف داخلی را نشان دهد.

ادعای عملکرد DOT از مناطق استوایی تا آب‌های قطبی نیز با یک پرسش فنی دیگر روبه‌رو است. NOAA اعلام کرده است که OTEC برای عملکرد دائمی معمولا به اختلاف دمای بیش از ۲۰ درجه سانتی‌گراد میان آب سطح و عمق نیاز دارد. به همین دلیل، این فناوری بیشتر برای آب‌های گرمسیری مناسب شناخته می‌شود. شرکت Optimal Transit هنوز توضیح کاملی ارائه نکرده است که DOT در مناطقی با اختلاف دمای کمتر چگونه می‌تواند خروجی مؤثر خود را حفظ کند.

با وجود این ابهام‌ها، اجزای اصلی کراکن بر فناوری‌های شناخته‌شده متکی هستند. چرخه رانکین، آمونیاک به‌ عنوان سیال کاری، بازیابی گرمای اتلافی، آب‌شیرین‌کنی در خلأ، شناورهای SWATH، مراکز داده با خنک‌کننده مایع و اتصالات فراساحلی همگی در صنایع مختلف سابقه استفاده دارند. چالش اصلی پروژه، ترکیب تمام این فناوری‌ها در یک سامانه واحد، دستیابی به خروجی خالص ۱۰۰ مگاوات، حفظ قابلیت جابه‌جایی شناور و اجرای کل پروژه با بودجه اعلام‌شده ۵۸۷ میلیون دلاری است.

در صورت موفقیت، کراکن می‌تواند الگوی متفاوتی برای زیرساخت‌های ساحلی ارائه دهد. با وجود این، پیش از آن باید ادعاهای فنی اصلی پروژه در مقیاس واقعی اثبات شوند.