Lze odpadní teplo z těžby Bitcoinu znovu využít? Praktický průvodce obnovou tepla

Těžba Bitcoinu se obvykle diskutuje z hlediska spotřeby elektrické energie, výkonu (hashrate) a nákladů na chlazení. Avšak teplo vyvíjené ASIC těžebními zařízeními je stejně důležité.

Téměř veškerá elektrická energie, kterou těžební zařízení spotřebuje, se přemění na teplo. Tradičně se toto teplo odvádí a uvolňuje do atmosféry. S vhodnou architekturou chladicího systému lze část tohoto tepla znovu využít například pro vytápění budov, ohřev teplé vody, vytápění skleníků nebo průmyslové procesy.

Lze tedy odpadní teplo z těžby Bitcoinu skutečně znovu využít?

Ano – avšak praktická proveditelnost závisí na metodě chlazení, dostupné poptávce po teple, úrovni teploty a místním podnebí.

1. Kam se teplo z těžby Bitcoinu ubírá?

V běžném systému těžby chlazeného vzduchem ventilátory protahují okolní vzduch přes chladiče ASIC zařízení. Vzduch teplo absorbuje a je odváděn ven.

ASIC těžební zařízení → chladič → horký vzduch → okolní vzduch

Obnovení užitečného tepla z horkého vzduchu však obvykle vyžaduje velký průtok vzduchu a rozsáhlé potrubní systémy.

Ponořovací chlazení nabízí alternativu. ASIC těžební zařízení převádí teplo přímo do dielektrické kapaliny. Zahřátá kapalina pak prochází tepelným výměníkem, který předává tepelnou energii sekundárnímu okruhu s vodou nebo vodou a glykolem.

ASIC těžební zařízení → dielektrická kapalina → tepelný výměník → okruh s vodou/glykolem

2. K čemu lze využít těžební teplo?

Vytápění budov

Obnovené teplo lze přenášet do kanceláří, dílen, skladů nebo jiných budov prostřednictvím hydronického vytápěcího systému.

Horká voda

Tepelný výměník může předávat tepelnou energii do samostatného okruhu s teplou vodou pro domácnost, komerční nebo průmyslové účely.

Vytápění skleníku

Skleníky mohou během chladnějších období vyžadovat významné vytápění. Těžební odpadní teplo může doplňovat konvenční vytápěcí systémy a tak vytvářet užitečnou kombinaci těžby bitcoinů a vytápění skleníků.

Bazény a akvakultura

Bazény a zařízení pro akvakulturu mohou poskytovat relativně stabilní tepelnou poptávku. Těžební systémy s kapalinovým chlazením jsou zvláště vhodné, protože tepelnou energii lze přenášet prostřednictvím řízeného vodního okruhu.

Průmyslové aplikace

Těžební zařízení umístěná v blízkosti průmyslových uživatelů mohou využívat získané teplo k předehřívání technologické vody nebo jiných nízkoteplotních procesů.

3. Proč je kapalinové chlazení užitečné pro využití odpadního tepla?

Kapalinové chlazení usnadňuje využití odpadního tepla, protože teplo lze přenášet potrubím místo velkých objemů horkého vzduchu.

Při chlazení vzduchem:

ASIC → Horký vzduch → Potrubí → Uživatel tepla

Při ponořovacím chlazení:

ASIC → Dielektrická kapalina → Výměník tepla → Horká voda → Uživatel tepla

Výměník tepla přenáší tepelnou energii mezi dvěma oddělenými okruhy, aniž by došlo k promíchání kapalin. To umožňuje spojit chladicí okruh těžby s topnými systémy, systémy pro ohřev teplé vody nebo průmyslovými systémy bez promíchání kapalin.

Rackové stojany pro těžbu Bitcoinu vybavené chladicími ventilátory a kanály pro odvádění tepla od ASIC těžačů.

4. Co se děje, když se teplo nedá využít?

Toto je často opomíjeno.

Těžaři bitcoinů mohou běžet nepřetržitě, ale poptávka po teple ne. Skleník potřebuje v létě méně tepla, budova má v teplém počasí omezenou poptávku po vytápění a systém teplé vody nakonec dosáhne požadované teploty.

Těžaři však stále generují teplo.

Toto přebytečné teplo je třeba stále odvádět.

Zde se ukazuje důležitost radiátoru nebo suchého chladiče.

Když je k dispozici užitečná poptávka po teple:

Těžba → Výměník tepla → Uživatel tepla

Když je poptávka po teple nedostatečná:

Těžba → Výměník tepla → Radiátor/Suchý chladič → Okolní vzduch

Obnovování tepla tedy nutně nezruší potřebu zařízení pro odvod tepla. Obnovování tepla a odvod tepla mohou pracovat společně.

Infrastruktura pro těžbu s ponorným chlazením, která odvádí odpadní teplo prostřednictvím okruhu tepelného výměníku.

5. Klíčové parametry návrhu chladiče a suchého chladiče

Pro chladicí systém pro těžbu by měl být chladič nebo suchý chladič vybrán podle skutečných provozních podmínek.

Důležitými parametry jsou:

• Kapacita odvádění tepla
• Teploty chladiva na vstupu a výstupu
• Návrhová teplota okolního prostředí
• Průtok vody/glykolu
• Tlaková ztráta chladiče
• Průtok vzduchu ventilátorem a spotřeba energie ventilátoru
• Trvalé provozní podmínky
• Vystavení prachu a korozi

Teplota okolního prostředí je zvláště důležitá v těžebních zařízeních v horkém klimatu.

Chladič navržený pro okolní teplotu 25 °C nemůže být očekáván, že bude poskytovat stejný výkon při teplotě 40 °C nebo 50 °C. S rostoucí teplotou okolního prostředí se zmenšuje teplotní rozdíl dostupný pro přenos tepla, což může vyžadovat větší plochu pro přenos tepla nebo vyšší průtok vzduchu.

U těžebních lokalit v pouštní oblasti mohou prach a písek také ovlivňovat průtok vzduchu a účinnost přenosu tepla. U pobřežních lokalit může být kvůli vzduchu nasycenému solí nutná dodatečná ochrana proti korozi.

Průmyslové suché chladiče s axiálními ventilátory a potrubím pro vodu a glykol umístěné vedle kontejnerizovaných jednotek pro těžbu Bitcoinu za účelem odvádění nadbytečného tepla.

6. Vratná tepelná energie neznamená ‚žádný chladič‘

Praktický systém může kombinovat:

ASIC těžební zařízení → ponorné chlazení → výměník tepla → sekundární okruh vody/glykolu → budova / skleník / teplá voda → nadbytečné teplo → chladič / suchý chladič → okolní vzduch

Tepelný uživatel absorbuje tepelnou energii, kterou potřebuje. Když klesne poptávka, radiátor nebo suchý chladič zbývající teplo odvádí.

To poskytuje flexibilitu a zároveň zajišťuje spolehlivé chlazení pro nepřetržitý provoz těžby.

7. Je využití tepla z těžby vždy ekonomicky výhodné?

Ne nutně.

Technická proveditelnost automaticky neznamená ekonomickou proveditelnost. Projektanti by měli vyhodnotit tepelnou poptávku, požadavky na teplotu, vzdálenost k tepelnému uživateli, provozní dobu, místní podnebí a stávající infrastrukturu.

Těžební farma v chladném podnebí může mít vysokou poptávku po vytápění budov nebo skleníků. Zařízení v horké pouštní oblasti může mít minimální potřebu vytápění a většinu roku bude muset teplo odvádět.

Cílem je proto nejen získat co nejvíce tepla.

Cílem je získat užitečné teplo v době, kdy existuje poptávka, a spolehlivě odvádět přebytečné teplo, když poptávka chybí.

Těžba Bitcoinu přeměňuje velké množství elektrické energie na výpočetní výkon – a nakonec na teplo.

Pomocí ponorného chlazení, výměníků tepla, chladičů a suchých chladičů lze tuto tepelnou energii potenciálně využít k vytápění, ohřevu teplé vody, zemědělství a průmyslových aplikací.

Budoucnost chlazení v těžebním průmyslu nemusí spočívat pouze v odvádění tepla. Může jít o vytváření flexibilních systémů, které opakovaně využívají cennou tepelnou energii, přičemž zároveň spolehlivě odvádějí přebytečné teplo.

Pro provozovatele těžebních zařízení a integrační firmy chladicích systémů je správné inženýrské řešení chladičů a výměníků tepla nezbytnou součástí tohoto řešení.

Kolik tepla můžeme znovu využít – a jak spolehlivě můžeme odvést zbytek?

Další praktické články o suchých chladičích, chladičích a výměnících tepla pro chlazení v těžebním průmyslu, datových centrech a elektrárnách najdete na LinkedIn stránce Sinrui Radiator. Sdílíme technické články i aktualizace chladicích systémů pro inženýry, provozovatele a projektové týmy.