Společnost Microsoft v roce 2018 v rámci projektu Natick testovala u skotských Orknejských ostrovů podmořské datacentrum. Byl to válec o délce 12 metrů, který obsahoval přes 800 serverů, o jejichž chlazení se postarala mořská voda. Test proběhl, ale Microsoft, alespoň pokud je známo, už nepokračoval směrem ke komerčnímu provozu.
Jak se ale zdá, jinde ve světě má tato technologie lepší vyhlídky. Kvůli umělé inteligenci je ohromný hlad po výpočetní kapacitě a chlazení mořskou vodou nabízí oproti datacentrům na souši řadu výhod.
Potvrzuje to i Yang Ye ze společnosti námořních technologií Highlander, která vyvíjí podmořské datacentrum pro Šanghaj. Měli by ho tam spustit pod hladinu u pobřeží v polovině října. Pak se stane komerčním podmořským datacentrem. Podle Highlanderu bude toto datacentrum používat více než 95 procent potřebné energie z obnovitelných zdrojů, především z okolních větrných farem.
Podmořská datacentra jsou v Číně součástí státního úsilí o snížení uhlíkových emisí stále početnějších a výkonnějších datacenter. Jak říká Yang podvodní datacentra mohou uspořit kolem 90 procent energie, která by se jinak spotřebovala na chlazení.
Čínská vláda sype do těchto projektů peníze. Společnost Highlander již dříve získala cca 5,6 milionů dolarů na pilotní projekt podmořského datacentra u břehů ostrova Chaj-nan. Projekt tam stále běží, od roku 2022.
Na druhou stranu, vybudovat podmořské datacentrum není úplně snadné. Jako kriticky významná se ukazuje ochrana serverů před mořskou vodou, která by je okamžitě a nenávratně zlikvidovala. Highlander je chrání ocelovou kapsli potaženou sklem kvůli korozi. Podvodní modul datacentra bude přístupný výtahem, aby se k němu dostali technici a mohli provádět údržbu.
Experti varují, že by ohřívání mořské vody, k němuž bude při provozu datacentra docházet, mohlo ovlivnit okolní ekosystém. Zatím ale není jasné, jaký a jak intenzivní tento vliv bude. To by mohl objasnit případný monitoring či výzkum.
Video: China's first commercial underwater computer center off Hainan to meet demanding AI growth
Video: Microsoft tests Project Natick, self-sustaining underwater datacenter
Literatura
Interesting Engineering 3. 10. 2025.
https://interestingengineering.com/innovation/underwater-data-center-shanghai-highlander
https://www.datacenterdynamics.com/en/news/work-begins-on-chinese-underwater-data-center/
Microsoft restartuje jadernou elektrárnu 3 Mile Island pro pohon datacenter
Autor: Stanislav Mihulka (24.09.2024)
Skleníkové plyny v ledničkách mohou být nahrazeny plastickými krystaly
Autor: Stanislav Mihulka (10.01.2025)
Zázrak recyklace: Telefony mohou dostat druhou šanci v malých datacentrech
Autor: Stanislav Mihulka (11.06.2025)
Diskuze:
Bohuslav Vašut,2025-10-09 07:43:22
A nedá se takovéto teplo nějak zpracovat a vyrobit z něj zčásti zpátky elektřinu?
Re:
D@1imi1 Hrušk@,2025-10-09 10:30:47
Může se z toho vyrábět elektřina, ale téměř s jistotou se se to nevyplatí. Málo elektřiny, velké náklady, velká složitost, špatná opravitelnost pod vodou.
Elektřinu nikdy nevyrábíte z tepla samotného, ale z teplotního rozdílu. Čím větší rozdíl teplot, tím větší účinnost. U běžné tepelné elektrárny na jedné straně kotel vyrábí páru o teplotě kolem 800 °K, na druhé straně chladicí věže dodávají chladicí vodu o teplotě kolem 300°K. Tedy rozdíl 500 °K, což je 167 %. S tímto rozdílem elektrárna dosáhne účinnosti kolem 35 %.
U toho podmořského datacentra bude chladicí voda lehce nad bodem mrazu, řekněme 275 °K). Harddisky v datacentru nechcete moc přehřívat, tak by mohly mít třeba 310 °K. Procesory a AI čipy by teoreticky snesly teplotu vyšší, tak řekněme 360 °K. Takže rozdíly teplot budou 35 respektive 85 °K, což bude 11 resp. 24 %.
Tepla to datacentrum vytvoří hodně, ale jde o nízkopotenciálové teplo. To můžete použít třeba na vytápění budov (ideálně ve spojení s tepelným čerpadlem). Ale při výrobě elektřiny z něj byste dosáhl nízké účinnosti (nižší jednotky procent). Technicky celkem podobný systém je OTEC (ocean thermal energy conversion), který využívá toho, že rozdíl mezi teplotou u hladiny a ~ 1 kilometr hluboko je v tropických mořích přes 20 °C. Ale účinnost je právě jen v jednotkách procent, takže to vždy skončilo jen u návrhů nebo prototypů.
Jinak to datacentrum, které zkoušel Microsoft, myslím, využívalo chlazení pouze konvekcí. Žádné složité aktivní prvky, které by zvyšovaly cenu, snižovaly spolehlivost a zabíraly místo v podmořské nádobě.
Re: Re:
Pavel Kaňkovský,2025-10-09 23:18:22
Pokud chladíte počítač, tak může být dost velký rozdíl mezi teplotou chlazené komponenty a teplotou ohřátého chladícího média. Zejména u komponent produkujících hodně tepla (CPU a zejména moderní GPU) dělají i poměrně malé hodnoty tepelné odporu značný rozdíl. Dokonce i s přímým chlazením kapalinou můžete mezi čipem (junction temp.) a kapalinou ztratit víc než 20 K (a po cestě k jakémukoli využití nebo zmaření toho tepla bude nejspíš nejméně jeden další tepelný výměník). U chlazení vzduchem je to ještě podstatně horší... ale ty nejvýkonější přímotopy se už dneska skoro ani vzduchem uchladit nedají (a pokud už teplo musíte ze stroje odvést kapalinou, tak je asi jednodušší postavit DC na souši a do moře vést případně jen potrubí, ale YMMV).
Re: Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2025-10-09 23:54:37
Souhlas, to ale jen dále snižuje možnost hypotetického využití podmořského DC pro výrobu elektřiny (nechtěl jsem být zbytečně přísný).
Jinak smysl by mělo umístit čipy rovnou na výparník, následně tím pohánět turbínu a za turbínou by byl chladič předávající teplo mořské vodě. Bez mezičlánků. Nevím teď z hlavy, jaké medium by se pro daný rozsah teplot hodilo - možná CO2? A ten výpočetní HW by se možná pro to musel upravit. Pak by tepelné odpory nemusely hrát kritickou roli. Ale na mém názoru, že by se ta výroba elektřiny nevyplatila, to nic nemění.
Re: Re: Re: Re:
Pavel Kaňkovský,2025-10-12 19:47:26
Chlazení kapalinou, která se rovnou v počítači odpařuje, možné je, říká se mu "dvoufázové". Ale použitelný rozsah teplot (max. 0 až 100 °C) a tlaků (max. 1 MPa) je dost úzký, na nějaký pohon turbíny to moc není a s CO2 už vůbec ne, v praxi se používají fluorované uhlovodíky jako HFE-7000. A tepelný odpor je v tomto případě možná ještě větší problém, protože přimět kapalinu, aby v malém objemu vařila dostatečně rychle a odváděla dost tepla, není až tak jednoduché.
Kde zacat...
Radoslav Pořízek,2025-10-08 21:23:45
> Podle Highlanderu bude toto datacentrum používat více než 95 procent potřebné energie z obnovitelných zdrojů, především z okolních větrných farem.
Obnovitelne zdroje nemaju svoju vlastnu rozvodovu siet, samozrejme ze sa vsetko mixuje dokopy a ide len o propagandisticky vypocet, ze oni si z toho vyberu to obnovitelnu. JE to nieco podobne, ako Rakusanom predavali filter, aby neodoberali jadrovu elektrinu.
V podnadpise sa pise o 95% uspore energie potrebnej na chladenie, v clanku je to uz len 90%. Energia potrebna na chladenie tvori len 1/3 celkovej energie, a teda celkova uspora by bola len okolo 30%.
> Potvrzuje to i Yang Ye ze společnosti námořních technologií Highlander, která vyvíjí podmořské datacentrum pro Šanghaj. Měli by ho tam spustit pod hladinu u pobřeží v polovině října. Pak se stane komerčním podmořským datacentrem.
> Čínská vláda sype do těchto projektů peníze. Společnost Highlander již dříve získala cca 5,6 milionů dolarů na pilotní projekt podmořského datacentra u břehů ostrova Chaj-nan.
Pokial to sype vlada asronomicke financie, tak sa neda ani rozpravat o komercnom projekte.
> Experti varují, že by ohřívání mořské vody, k němuž bude při provozu datacentra docházet, mohlo ovlivnit okolní ekosystém. Zatím ale není jasné, jaký a jak intenzivní tento vliv bude. To by mohl objasnit případný monitoring či výzkum.
Co na tom nie je jasne? Tepelny vykon vydeleny velkou tepelnou kapacitou vody a jej ohromnym mnozstvom, navyse s velmi dobrou tepelnou vodivostou, nedava sance intezivnemu vplyvu. Mimochodom, kazde datacenturm zahrieva okolny ekosystem. Ak to nie je problem pri podstatne viac sa zohrievajucom sa vzduchu s titelnou tepelnou kapacitou, tak pri vode to nebude vadit urcite.
Keby clanok koncil dokazom o plochosti Zeme, velmi by ma to neprekvapilo.
Re: Kde zacat...
D@1imi1 Hrušk@,2025-10-09 11:11:30
Tepelná kapacita je z dlouhodobého hlediska irelevantní. Tepelná kapacita jen zpozdí dosažení rovnovážného stavu. Důležité je, jak rychle je chladná voda schopná doplňovat hlubokomořskými proudy z polárních oblastí.
Re: Re: Kde zacat...
Ilil Akil,2025-10-09 14:59:50
Dôležitý je koeficient tepelnej vodivosti.
A ten je pre vodu rádovo vyšší ako pre vzduch.
Re: Re: Re: Kde zacat...
D@1imi1 Hrušk@,2025-10-09 15:41:23
Ne, není moc důležitý. K přenosu tepla ve vodě dochází převážně konvekcí, ne kondukcí, takže koeficient tepelné vodivosti není hlavní. A kam byste to teplo chtěl odvádět? Teplota vody při mořském dně ve velkých hloubkách bývá třeba 2 °C. U hladiny je teplota vyšší (zvlášť v Šanghaji, která se nachází v subtropech - např. dnes 26,5 °C) a v mořském podloží teplota roste směrem ke zemskému plášti až na stovky stupňů Celsia. Jakékoliv vedení tepla ať směrem nahoru či dolů vede k ohřevu vody u dna. "Zima" se tam doplňuje podmořským prouděním studené vody z polárních oblastí. Problém pro ekosystém by to byl ve chvíli, kdy by se ta studená voda nestíhala dostatečně rychle doplňovat a teplota by pomalu, ale setrvale rostla. Další problém by mohlo být promíchávání vodních mas a z toho plynoucí změna salinity a obsahu živin. Ale asi by neměl být zásadní problém spočítat, kolik toho tepla to území vstřebá bez zásadních dopadů.
Re: Re: Re: Re: Kde zacat...
Ilil Akil,2025-10-09 17:34:57
Akože "není moc důležitý"?
Veď určuje tepelný gradient pri danom výkone tepelného vyžarovania.
https://sk.wikipedia.org/wiki/Koeficient_tepelnej_vodivosti
A je rozdiel, či klesne teplota vo vzduchu o 10 °C až po trebárs 50 násobnej dĺžke než vo vode.
Pri vode je prúdenie len zlomok rýchlosti voči vetrom, no zase tam má vplyv rádovo vyššia tepelná vodivosť a kapacita.
Re: Re: Re: Re: Re: Kde zacat...
D@1imi1 Hrušk@,2025-10-09 21:59:22
1. O jakém problému se vlastně bavíte? Pan Pořízek psal, že datacentrum nemá šanci tepelně ovlivnit okolní ekosystém a zdůvodnil to mimo jiné vysokou tepelnou kapacitou vody. Na to jsem reagoval, že tepelná kapacita jen oddálí dosažení nové rovnovážné teploty, ale z dlouhodobého hlediska jí nezabrání. Problém, o kterém píše článek, je potenciální ovlivnění ekosystémů. Vy píšete, že voda má vysokou tepelnou vodivost, ale já nerozumím, jak to souvisí se zabráněním ovlivnění ekosystému. Vezměme třeba situaci, že v nějakém relativně uzavřeném zálivu postaví podmořské datacentrum s příkonem (tedy i tepelným výkonem) 1 GW. Odpadní teplo by se tam postupně hromadilo a pokud by nedocházelo k dostatečnému přitékání nové mrazivé vody podmořským prouděním, voda u dna by se v daném zálivu časem oteplila. Co nám chybí, je kvantifikace - kolik té studené vody za jednotku času přitéká. Z množství a teploty té přitékající studené vody a z příkonu datacentra by šlo spočítat nová rovnovážná hodnota, ke které se bude teplota přibližovat. Z objemu vody u dna v zálivu by šlo spočítat, jak dlouho by trvalo vodu na rovnovážnou teplotu ohřát. Nicméně nevidím žádnou souvislost, kterou by s tím měla tepelná vodivost. Viz další bod.
2. Teplo se přenáší třemi možnými způsoby: 1. zářením, 2. vedením (kondukcí), 3. prouděním (konvekcí). Koeficient tepelné vodivosti se týká pouze druhého způsobu a je důležitý zejména u pevných látek. U tekutin (voda, vzduch...) naprosto dominuje přenos tepla prouděním. A není pravda, že by voda byla dobrý tepelný vodič. Co jsem sběžně našel na wikipedii, voda má koeficient tepelné vodivosti 0,6 a pro srovnání
beton - 0,9
ocel - 45
měď - 384
Kdyby voda byla odkázána jen na přenos tepla vedením, šlo by ji považovat prakticky za izolant. 30 cm silné betonové stěny byly ještě relativně nedávno považovány za dostatečnou tepelnou izolaci budov a voda má koeficient tepelné vodivosti nižší než beton.
3. Jak už jsem zmínil v předchozím příspěvku, kdyby v moři dominoval přenos tepla vedením nad prouděním, nebyla by u mořského dna teplota lehce nad 0 °C, ale byla by v lepším případě stejně vysoká, jako na hladině, v horším případě by byla ještě vyšší kvůli teplu pocházejícímu ze zemského pláště.
4. Pan Pořízek psal, že datacentrum na souši také ovlivňuje teplem svoje okolí. Nicméně to je úplně jiná situace. Zemský povrch i vzuch samotný je schopen vyzařovat přebytečné teplo přímo do vesmíru. Naproti tomu ohřátí mořského dna lze vyvážit pouze tím, že přiteče nová studená voda z polárních oblastí. Jiný zdroj "chladu" na mořském dně v subtropech neexistuje.
5. Třeba kdyby se změřila rychlost toho podmořského proudění, došlo by se k závěru, že ekosystémy ovlivněny nebudou, ale shodit to se stolu bez jakýchkoliv dat? Heuristický přístup k inženýrství je namístě, když si člověk staví zahradní pergolu, ne když se staví klíčová infrastruktura :)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Kde zacat...
Ilil Akil,2025-10-10 00:17:01
Toľko textu a značne pomimo..
Pozreli ste si definíciu koeficienta tepelnej vodivosti?
Vyjadruje veľkosť gradientu teploty (bez prúdenia média) v okolí zdroja tepla.
A rádovo vyšší koeficient vody znamená, že okolie zvýšenej teploty bude vo vode rádovo menšie než vo vzduchu.
A ak aj zohľadníme prúdenie, tak to platí podobne, aj napriek menšej rýchlosti morských prúdov voči vetrom.
Voda má koeficient pri 20 °C asi 1,0 W·m-1·K-1, vzduch asi 0,024 teda asi 40 krát menej, pri nižšich teplotách bude rozdiel ešte väčší.
Tak, ako sa nedá spoliehať na nepretržitý vietor, tak sa nedá spoliehať na morské prúdenie, takže to bude musieť byť navrhnuté tak, aby to fungovalo aj v nehybnej morskej vode.
Aj oceánske dno je tiež zváčša povrch zemskej kôry, takže sa nedá očakávať, že by tam mala byť teplota ako v rovnako hlbokom vrte na kontinente.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Kde zacat...
D@1imi1 Hrušk@,2025-10-10 01:10:01
Ano, na definici jsem se podíval, ale nerozumím, proč se toho koeficientu pořád držíte jak klíště, když kondukce je v tekutinách zanedbatelný způsob přenosu tepla, který se uplatňuje na vzdálenost milimetrů, maximálně centimetrů a pak už naprosto dominuje přenos prouděním.
Nemusíte čekat na vítr nebo mořský proud, protože proudění je v tekutinách generováno samo v případě rozdílu teplot! (Vyjma případu, kdy je zdroj tepla nahoře.) Teplá voda v okolí datacentra by stoupala vzhůru a uvolněný prostor by zaplňovala studená voda z okolí.
Vzduch má koeficient tepelné vodivosti 0,024 W·m-1·K-1 a pěnový polystyren 0,033 W·m-1·K-1, přesto je v praxi polystyren mnohonásobně lepší izolant, protože v něm neprobíhá konvekce.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Kde zacat...
Ilil Akil,2025-10-10 01:57:25
V článku je, že to byť pri pobreží, takže prúdenie hore bude značne obmedzené.
No a keď sa jedná o konvekciu, tak je dôležitá práve tá merná tepelná kapacita média, lebo je úmerná tomu, koľko tepla prúdiace médium odvádza.
Takže popierate sám seba, keď ste Radoslavovi Pořízkovi tvrdili, že je z dlhodobého hľadiska "irelevantná".
No a pri kondukcii je zase dôležitý ten koeficient tepelnej vodivosti.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Kde zacat...
F M,2025-10-14 01:37:25
Ono jsou potřeba oboje tři samojediné, jak vodivost tak kapacita a proudění, pokud se bude jedno z toho limitně blížit k nule nepřenese se nikdy, nebo časem limitně nic. Bez vodivosti by nezáleželo na ničem protože by se nepřeneslo nic (kromě záření), bez proudění díky rostoucí vrstvě izolace také, stejně tak kapacita milionkrát nic je zase nic. Kapacita je nakonec dostatečná i u vzduchu, úspora zde je v tom, že ho není potřeba tolik honit. Řešilo se to výše, výkonnější systémy se dnes chladí vodou a čerpadlem, nebo jiným médiem kvůli malým kontaktním plochám a velkému množství tepla na cm2 (vzduch právě na to již nemá dostatečnou kapacitu). Ať už procesory či celé servery, i zde to uvnitř zřejmě nebude jinak a budou tam vnitřní okruhy které to povedou z elektroniky na pasiv. Rozdíl je až po převedení na větší plochy/průtoky a tam už potom stačí i vzduch a vrtule. To zde odpadá, teoreticky to může být i zcela pasivní (nebo jen s menším generovaným proudem přes výměníky). Bez proudění do okolí (moře jako objem) by teoreticky mohlo dojít někde v dolíku k většímu ohřevu, v reálu právě ta vysoká tepelná kapacita zajišťuje to, že stačí jen malý proud a teplo se odvede nakonec i tou tepelnou konvekcí (stoupavými proudy).
Proud by mohl být z přílivu-odlivu, může jít z hlediska mnoha faktorů o speciálně vybrané dno aby byl přiměřeně silný, těžko soudit bez znalosti konkrétního místa. Je tam nějaké klesání, nějaký lokální proud?
Otázka je, protože asi jediné na co by to oteplení mohlo mít vliv (na chlazení je pár stupňů mít nebude) jak moc je ten ekosystém citlivý? Je tam tak stabilní teplota, že ho ohrozí změna třeba jen o pár desetin? Bez proudu (ale s úplně stojící masku se asi počítat nedá) bude třeba dosáhnout nějakého gradientu mezi bližším okolím a masou moře, hádám celé stupně, to by již pro to dno mělo následky jistě velké. Ten nulový stav, ale prakticky jistě nenastane (a když tak jen na chvíli), tak bych to reálné viděl na ty vyšší desetiny, 1,2 celé stupně, ale to může být dost, to by chtělo názor nějakého bioliga.
Osobně bych se bál toho, že by se tu mohly uchytit a šířit jiné druhy (invazní), nebo některé místní přemnožovat působit škody v okolí na principu nějaké "farmy", přece jenom ta oblast bude relativně malinká.
Určitě to bude dobré pozorovat.
Jak to je hluboko?
Celkově mi ten počin zrovna ekologický nepřijde, trocha (tedy za pár let co to bude fungovat to až taková troska nebude) uspořené energie, ale na druhé straně spousta spotřebovaných prostředků jak na konstrukci a montáž tak i na zajištění údržby, kabely, ztráty atd. Spíš mi to přijde, jako řešení problémů "kam s ním".
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Kde zacat...
D@1imi1 Hrušk@,2025-10-14 13:55:22
Jen znova upozorním, že nejde jen o teplotu, ale též o salinitu a obsah dalších látek ve vodě (mimo jiné CO2). Mimo intenzivně promíchávané části moří má voda u dna vyšší salinitu. Vliv salinity na hustotu mořské vody běžně převyšuje vliv teploty. Ty chladné proudy z polárních oblastí jsou slanější, proto, že sůl se při zamrzání oceánu koncentruje ve vodě, ne v ledu. Jsou i další lokální procesy, které způsboují vyšší salinitu u dna, ale to vymražování je asi nejvýznamější. Pokud by kolem datacentra docházelo k dodatečnému proudění vody, musí se zohlednit i ten vliv na salinitu.
Jak jsem psal, třeba by ten dopad byl zanedbatelný i u velkých datacenter, ale to už je na pousouzení nějaké studie, ne to shodit bez zkoumání ze stolu.
Jinak ten motiv "kam s ním", jak píšete, je asi dost důležitý. Zvlášť v hustě zalidněných oblastech jako Šanghaj.
Re: Re: Re: Kde zacat...
Pavel Kaňkovský,2025-10-13 21:23:24
Zbavovat se odpadního tepla někde, odkud se mi dostatečně účinně neodvádí do okolního prostředí, je pitomost. V případě moře to znamená, že bych teplo měl vypouštět někde, kde bude dost velké proudění, které bude ohřátou vodu průběžně nahrazovat chladnou.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
