乍看之下，資料中心(或者說「伺服器農場」)產生的MW (megawatt)等級廢熱看來是真正的能源浪費，但它們也帶來了獨特的回收、採集與再利用機會──而這已經是包括Facebook母公司Meta在內的業者完全能輕鬆掌握的機會。 自2020年起，Meta就從位於丹麥奧登思(Odense)的資料中心回收過剩廢熱(可以觀看BBC參訪該Meta資料中心的有趣影片)。在荷蘭也有大約10個由其他資料中心業者主導的類似廢熱回收專案，還有主要位於歐洲的其他專案。 Meta用簡單的詞句描述其廢熱回收方法(圖1)：「將廢熱傳遞到社區的流程是從風力渦輪發電機開始。多座風力發電機產生並添加再生能源到電網為我們的設施供電，包括伺服器；我們會把伺服器產生的熱空氣引導至水冷卻盤管(water coil)，藉由升高水的溫度來回收廢熱。接著由一個可再生能源供電的熱泵設施會再將水溫提高，並透過分散式暖氣網路將熱水傳送到地方社區。」  

圖1：將回收廢熱從可再生能源遞送到終端使用者家中產生暖氣或水龍頭熱水的路徑，其中牽涉許多轉換，以及能量轉移階段。

(來源：Meta)

  根據Meta提供的數據，該系統一年可回收10萬MWh的能量，足以為鄰近社區的6,900個家庭供應暖氣。而他們提供的額外公關角度也很獨特：除了可以節省能源的事實，還用了「每篇貼文都能溫暖丹麥人」當宣傳點，因為無論任何人發了一封電子郵件、在網站上po文，或是上網瀏覽，他們都沒有浪費能源，而是幫忙溫暖了家庭。 不過，要建置從熱空氣到更高溫熱水的系統並不容易。廢熱是從透過絕緣鋼管流經資料中心的循環水收集而來，那些鋼管穿越資料中心共176座冷卻裝置內部的銅製盤管。水通過熱交換器擷取約27℃ (80℉)的低溫熱，再輸送到位於同一地點的熱泵設施。熱泵設施會「放大」溫水的溫度──也因此放大其熱能密度──至70℃~75℃ (約160℉~170℉)。聽起來很複雜嗎？確實是的。 而且這樣的一套系統之所以可行，是因為丹麥，以及其他北歐國家通常都已經有集中式的熱水系統用以提供社區暖氣，還有搭配的地下管線──因此個別住宅不需要有自己的區域或熱水式暖氣系統。 值得一提的是，世界各地有很多大學校園也採用這樣的配置，以集中式熱水系統與蒸氣鍋爐，透過絕緣管線或地下隧道提供校園內建築暖氣。這種方式的成本比起在每棟建築裝設獨立暖氣設備來得低，也因為採用中央式設計，在設備維護上更容易。 根據一個旨在推廣廢熱再利用的歐盟贊助專案ReUseHeat之研究，接近那些區域暖氣系統的資料中心，具備一年產生約50TWh餘熱的潛力，這相當於歐洲家庭2020年在室內暖氣消耗之能源的2%~3%。 不過這些資料中心能量採集程序雖然因為感覺能節省成本而看來具吸引力，基於數個理由，那並非很容易或是能大規模部署的解決方案。首先，很多地方並沒有社區型的熱水與暖氣系統，也沒有鋪設到每座房屋地下的管線；其次，擷取與輸送低溫熱耗費大量分散式硬體與支出，特別是部署於一個像資料中心那麼大的區域，無論是用文字敘述或是從圖片(圖2)來看，這種方法都需要大量移動零組件。  

圖2：實現集中式暖氣系統需要大量管道以及熱交換器、熱泵等等設施；圖中藍色的管道代表較冷的水，紅色管道則是代表較熱的水。

(來源：Meta)

  熱物理學定律──以一種類似於電能以及電壓/電流位準的規則──顯示，其能量的擷取、傳遞與轉換，在較高的溫度下效率更高。雖然工業設施甚至一些辦公室多年來已經使用所謂的「汽電共生」(co-generation)系統來擷取、再利用設備產生的廢熱，不過其熱源通常高度聯合化，由再生能源所供應的負載也是如此。 如果有一種方法能以相對較低溫度將廢熱從源頭有效直接轉換成電力，然後利用電子裝置──例如那些運用於以電池為基礎之能源儲存系統的──將之轉換、調節，再用電線而非以加熱水的方式傳輸，那就太好了。全電子系統需要的移動零組件很少，甚至完全不需要；以水為基礎的系統就需要幫浦、熱交換器等既笨重又需要維護的設施。 對於來自低溫熱源廢熱的能量採集與回收之實際廣泛利用，你的看法如何？這類裝置在經濟上或技術上是否具吸引力？或者那是否為能促進良好公共關係與大眾關注的「示範性」專案，卻需要持續多年的相當程度高昂代價支持？而對於現實世界一個不可避免的問題是：那些付出是值得的嗎？ (參考原文：Harvesting Data Center Heat: Opportunity or Obstacle?，by Bill Schweber) 本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2023年4月號