De meerwaarde van Warmte Koude Opslag (WKO)

Warmte Koude Opslag (WKO) in de bodem, ook wel bodemenergie genoemd, is een zeer kostenefficiënte en betrouwbare techniek voor het koelen van datacenters. Verschillende grote datacenters in Nederland maken er al gebruik van. Wat is WKO eigenlijk? Hoe werkt het systeem precies en wat is de meerwaarde voor bedrijven?

De techniek kan met een minimaal elektra input zeer grote koelcapaciteiten leveren. Hierdoor is het op locatie beschikbare elektrisch vermogen grotendeels inzetbaar voor servercapaciteit. Dit geldt zowel voor basiskoeling als voor redundant koelvermogen. De beschikbare elektra-aansluiting kan dus op zaal worden ingezet. Toepassing van WKO levert hierdoor geen meerkosten op, maar wel flinke voordelen in exploitatie en duurzaamheid. Andere kenmerken zoals een snelle opstarttijd en een zeer gering ruimtebeslag, maken het systeem extra aantrekkelijk.

Wat is WKO?

WKO in de bodem (bodemenergie) is een sterke duurzame techniek voor klimaatbeheersing. Bij WKO worden warme en koude bronnen diep in de grond aangelegd. Dit maakt het mogelijk warmte en koude op te slaan in het grondwater, waardoor deze bewaard blijft en op een later stadium kan worden aangesproken. Met WKO worden grote koudebuffers in de bodem gecreëerd waarop een datacenter zich zelfs tijdens de warme zomermaanden kan beroepen om op de gewenste temperatuur te blijven.

Hoe werkt het systeem?

Bij het WKO-doubletsysteem zijn de koude en warme in aparte boorgaten naast elkaar geplaatst

GeoComfort vervult een voortrekkersrol binnen de branche en heeft ruime ervaring bij de toepassing van WKO in datacenters. Het systeem wordt in twee varianten geleverd: een doubletsysteem en een monobronsysteem. Een doubletsysteem is een systeem met twee bronnen: één warme en één koude bron. Deze bronnen worden naast elkaar geplaatst waarbij de onderlinge afstand bijvoorbeeld 100 m dient te bedragen. Koud water wordt in de zomer uit de koude bron gepompt, opgewarmd door gebruik voor koeling en als warmer water in de warme bron gepompt. De koude bron wordt in de winter via vrije koeling weer geladen. Deze doubletsystemen leveren een capaciteit van 10 tot en met 250 m3/uur. Voor deze systemen moeten twee boorgaten worden gemaakt.

Een WKO monobronsysteem waarbij zowel de koude als warme bron in één boorgat is ondergebracht

De monobronsystemen maken gebruik van slechts één boorgat. Het boren van een bron is relatief duur en is dan ook in grote mate bepalend voor het kostenplaatje. Een monobronsysteem is aanzienlijk goedkoper in aanleg dan een doubletsysteem. De warme en koude bel zijn hierbij boven elkaar geplaatst, waardoor slechts één boring hoeft worden uitgevoerd en het systeem minder ruimte in beslag neemt. Ook hierbij wordt in de zomer koud water uit de koude bron gepompt, opgewarmd door gebruik voor koeling en als warmer water terug in de warme bron gepompt. In tegenstelling tot een doubletsysteem kunnen monobronnen echter eenvoudig dichtbij elkaar worden geplaatst. De systemen beïnvloeden elkaar zelfs positief. GeoComfort voorziet monobronsystemen van een ondergrondse warmtewisselaar. Doordat de wisselaar ondergronds is aangebracht bestaat er geen risico op ontgassing van grondwater door drukverschillen. Dit is van belang, aangezien ontgassing van grondwater tot verstoppingen kan leiden. De monobronsystemen zijn beschikbaar met capaciteiten van 5 tot en met 55 m3/uur. GeoComfort voert alle activiteiten die met WKO te maken hebben binnenshuis aan.

De voordelen

1. Bedrijfszekerheid

WKO zorgt voor een continue en betrouwbare koeling van een datacenter. Dit is noodzakelijk om constante prestaties van de datacenterapparatuur te kunnen garanderen. Servers presteren immers optimaal bij een specifieke temperatuur. Het is dan ook van belang deze temperatuur zoveel mogelijk vast te houden. Een WKO helpt hierbij, aangezien het systeem zeer betrouwbaar is. De onderwaterpomp in het systeem is het enige bewegende onderdeel, wat de kans op technische problemen minimaliseert. De opstarttijd van WKO als noodkoeling is uitermate kort, waardoor bedrijfszekerheid verhoogd wordt. Het systeem bevind zich veilig onder de grond. Er staan dus geen kwetsbare delen op het dak die onderhevig zijn aan weersinvloeden en calamiteiten.

2. Meer vermogen beschikbaar voor data

De datacenterwereld draait om twee grootheden: power & cooling. WKO presteert uitstekend in beide velden. Het systeem verbruikt nauwelijks elektra voor zowel basiskoeling als noodkoeling. Het beschikbare elektrische vermogen kan hierdoor nagenoeg volledig worden gebruikt voor de servers. Dit zorgt dus voor meer capaciteit op de zaal!

3. Energiegebruik

Koelinstallaties in datacenters verbruiken over het algemeen veel energie om een datacenter op de gewenste temperatuur te houden. Vrije koeling biedt uitkomst, aangezien hierbij wordt gekoeld met buitenlucht. Deze koude buitenlucht is gratis beschikbaar en kan energie-efficiënt door het datacenter gepompt worden. Vrije koeling is echter alleen mogelijk als de buitentemperatuur lager is dan de gewenste temperatuur in het datacenter.

Een bepaalde periode van het jaar is de buitentemperatuur in Nederland te hoog om het datacenter te kunnen koelen. Op dit moment springt WKO in en wordt de vrije koeling aangevuld met de in het grondwater opgeslagen koude. Energieverslindende compressiekoeling is hierdoor niet langer noodzakelijk, waardoor aanzienlijk op het energiegebruik wordt bespaard. De energiekosten van het datacenter dalen hierdoor aanzienlijk.

4. Volledig uitbesteed

Partijen zoals GeoComfort hebben niet alleen kennis van de eigen techniek maar ook van datacenters. Die branche-specifieke kennis maakt dat het volledige project kan worden uitbesteed, van ontwerp en installatie tot onderhoud en energiebeheer. De klant heeft zelf dus geen omkijken naar WKO en kan zich hierdoor volledig op zijn kernactiviteiten richten. De keuze voor WKO bespaart bedrijven dan ook veel tijd, zorgen en daarmee geld.

Aandachtspunten

Datacentereigenaren en -beheerders die WKO willen implementeren in hun datacenter moeten een aantal aandachtspunten in het oog houden:

  • Het noodzakelijke vloeroppervlak na de realisatie is slechts één m2. Deze ruimte moet echter wel beschikbaar zijn buiten het datacenter. Daarnaast moeten de bodemomstandigheden geschikt zijn. Door middel van een quick scan kunnen de mogelijkheden voor uw datacenter worden geïnventariseerd.
  • GeoComfort levert WKO als concept. Dit betekent dat het bedrijf de systemen op maat levert aan de klant. In veel gevallen is het hierdoor mogelijk grote delen van de bestaande koelinfrastructuur te behouden en hergebruiken. Bekijk de bestaande koelinfrastructuur in uw datacenter dan ook kritisch en beoordeel in welke mate u deze infrastructuur wilt hergebruiken. Zowel de investeringen in een WKO als de tijd die de bouw van het systeem in beslag neemt worden door het gebruik van koelinfrastructuur tot een minimum beperkt. Het datacenter kan zelfs operationeel blijven tijdens de realisatie van WKO.
  • Vraag om partijen met een track-record in de branche. Wie WKO wil gebruiken maakt de techniek onderdeel van de koeling van een datacenter, waardoor de bronnen cruciaal worden voor het goed presteren van het datacenter. Kies daarom om een partij die zichzelf in de praktijk heeft bewezen. Niet alleen stelt u hierdoor zeker WKO van kwaliteit te krijgen, ook weet u zeker dat de gekozen partij het systeem zonder problemen kan aanleggen.
  • WKO van GeoComfort heeft in de realisatie een korte doorlooptijd. Een monobronsysteem of doubletsysteem kan in 12 weken worden gerealiseerd, waardoor u in korte tijd gebruik kunt maken van WKO. Hou echter rekening met de vergunningsprocedure (zie verderop). Het is zaak deze vroegtijdig aan te vragen.
  • Kies voor partijen die gezamenlijk staan voor goede overdracht in de verschillende fases in de implementatie van een WKO. Zowel de ontwerp-, realisatie- als beheerfase zijn van groot belang. Een fout in bijvoorbeeld de ontwerpfase kan in een andere fase voor problemen zorgen. Het is dus van belang dat iedere fase goed wordt overgedragen. Het kiezen van partijen die gezamenlijk hiervoor garant staan is dus van belang.
  • Bewaar de bodembalans. Richt u dus niet alleen op koelen, maar ook op verwarmen. Door het toepassen van WKO kan het datacenter in de toekomst de opgeslagen warmte leveren aan de buurman. Hierbij kan een warmtepomp de laagwaardige warmte op een hoger temperatuursniveau brengen dat geschikt is voor ruimteverwarming, tegelijkertijd levert deze warmtepomp koeling aan het datacenter.
  • Denk aan de waterwetvergunning! Als u grondwater wilt onttrekken aan de bodem of water in de bodem wil infiltreren moet u in het bezit zijn van een waterwetvergunning. Betrek de realiserende en ontwerpende partij bij het aanvragen van deze vergunning.

WKO is dus erg interessant voor ieder bedrijf. Een dergelijke systeem helpt bedrijfszekerheid te vergroten en maakt meer vermogen beschikbaar voor servers. Tegelijkertijd kan het energiegebruik van het datacenters aanzienlijk worden teruggedrongen, aangezien energieverslindende compressiekoeling niet langer gebruikt hoeft te worden.

Het datacenter kan gedurende de herfst en lente worden gekoeld met behulp van vrije koeling

De koude bron wordt gedurende de winter opgeladen, terwijl het datacenter met de koeltoren wordt gekoeld

De koeltoren en WKO werken gedurende de zomermaanden samen om het datacenter te koelen

Wouter Hoeffnagel is journalist