Der Bitcoin-Mining wird üblicherweise im Hinblick auf den Stromverbrauch, die Hashrate und die Kühlkosten diskutiert. Doch die von ASIC-Minern erzeugte Wärme ist genauso wichtig.
Nahezu der gesamte Strom, den ein Miner verbraucht, wandelt sich in Wärme um. Traditionell wird diese Wärme abgeführt und in die Atmosphäre abgeleitet. Mit einer geeigneten Kühllösung lässt sich ein Teil dieser Wärme für die Raumheizung, die Warmwasseraufbereitung, die Beheizung von Gewächshäusern oder industrielle Prozesse zurückgewinnen.
Kann die Abwärme aus dem Bitcoin-Mining also tatsächlich wiederverwendet werden?
Ja – doch die praktische Umsetzbarkeit hängt von der verwendeten Kühltechnik, der vorhandenen Wärmenachfrage, den erforderlichen Temperaturniveaus sowie dem lokalen Klima ab.
In einem herkömmlichen luftgekühlten Mining-System bewegen Lüfter Umgebungsluft durch die Kühlkörper der ASICs. Die Luft nimmt Wärme auf und wird nach außen abgeleitet.
ASIC-Miner → Kühlkörper → heiße Luft → Umgebungsluft
Die Rückgewinnung nutzbarer Wärme aus heißer Luft erfordert jedoch üblicherweise große Luftmengen und umfangreiche Kanalisation.
Die Immersionskühlung bietet eine Alternative. ASIC-Miner übertragen die Wärme direkt auf eine dielektrische Flüssigkeit. Die erwärmte Flüssigkeit strömt dann durch einen Wärmetauscher, der die thermische Energie an einen sekundären Wasser- oder Wasser-Glykol-Kreislauf abgibt.
ASIC-Miner → Dielektrische Flüssigkeit → Wärmetauscher → Wasser/Glykol-Kreislauf
Gebäudeheizung
Die rückgewonnene Wärme kann über ein hydronisches Heizsystem an Büros, Werkstätten, Lagerhallen oder andere Gebäude übertragen werden.
Heißwasser
Ein Wärmetauscher kann thermische Energie in einen separaten Warmwasserkreislauf für häusliche, gewerbliche oder industrielle Zwecke übertragen.
Treibhausheizung
Gewächshäuser benötigen möglicherweise während der kälteren Jahreszeiten erhebliche Heizleistung. Die Abwärme aus dem Mining kann konventionelle Heizsysteme ergänzen und so eine sinnvolle Kombination aus Bitcoin-Mining und Gewächshausheizung schaffen.
Schwimmbäder und Aquakultur
Schwimmbäder und Aquakulturanlagen können eine relativ stabile Wärmenachfrage bereitstellen. Flüssigkeitsgekühlte Mining-Systeme eignen sich besonders gut, da thermische Energie über einen gesteuerten Wasserkreislauf übertragen werden kann.
Industrielle Anwendungen
Mining-Anlagen in der Nähe industrieller Nutzer können die zurückgewonnene Wärme zur Vorwärmung von Prozesswasser oder für andere Niedertemperaturprozesse nutzen.
Flüssigkeitskühlung erleichtert die Abwärmenutzung, weil Wärme durch Rohre statt durch große Mengen heißer Luft transportiert werden kann.
Bei Luftkühlung:
ASIC → Heiße Luft → Kanal → Wärmenutzer
Bei Immersionskühlung:
ASIC → Dielektrische Flüssigkeit → Wärmeaustauscher → Heißes Wasser → Wärmenutzer
Der Wärmeaustauscher überträgt thermische Energie zwischen zwei getrennten Kreisläufen, wobei die Flüssigkeiten voneinander isoliert bleiben. Dadurch kann der Mining-Kühlkreislauf mit Heiz-, Warmwasser- oder industriellen Systemen verbunden werden, ohne dass die Flüssigkeiten miteinander vermischen.
Bitcoin-Mining-Racks mit Kühlventilatoren und kanalisiertem Luftstrom zur Abfuhr der Wärme von ASIC-Minern.
Dies wird oft übersehen.
Bitcoin-Miner können kontinuierlich laufen, doch der Wärmebedarf tut dies nicht. Ein Gewächshaus benötigt im Sommer weniger Wärme, ein Gebäude hat bei warmem Wetter einen begrenzten Heizbedarf, und ein Warmwassersystem erreicht schließlich seine Zieltemperatur.
Die Miner erzeugen jedoch weiterhin Wärme.
Diese überschüssige Wärme muss dennoch abgeführt werden.
Hier kommt ein Heizkörper oder ein Trockenkühler zum Einsatz.
Wenn nutzbare Wärme gefordert wird:
Mining → Wärmeaustauscher → Wärmenutzer
Wenn der Wärmebedarf unzureichend ist:
Mining → Wärmeaustauscher → Heizkörper/Trockenkühler → Umgebungsluft
Wärmerückgewinnung eliminiert daher nicht zwangsläufig die Notwendigkeit von Wärmeabfuhr-Ausrüstung. Wärmerückgewinnung und Wärmeabfuhr können gemeinsam eingesetzt werden.
Tauchgekühlte Bergbausinfrastruktur, die Abwärme über eine Wärmetauscherschleife ableitet.
Für ein Bergbaukühlsystem ist der Kühler oder Trockenkühler gemäß den tatsächlichen Betriebsbedingungen auszuwählen.
Wichtige Parameter umfassen:
Die Umgebungstemperatur ist besonders wichtig bei Bergbaustätten in heißen Klimazonen.
Ein Kühler, der für eine Umgebungstemperatur von 25 °C ausgelegt ist, kann bei 40 °C oder 50 °C nicht die gleiche Leistung erbringen. Mit steigender Umgebungstemperatur verringert sich die für den Wärmeaustausch verfügbare Temperaturdifferenz, was möglicherweise mehr Wärmeaustauschoberfläche oder einen höheren Luftstrom erforderlich macht.
Bei Wüstenbergbaustätten können Staub und Sand ebenfalls die Luftströmung und die Wärmeübertragungsleistung beeinträchtigen. Küstenstandorte erfordern möglicherweise zusätzlichen Korrosionsschutz aufgrund der salzhaltigen Luft.
Industrielle Trockenkühler mit Axialventilatoren und Wasser-Glykol-Leitungen, die neben containerisierten Bitcoin-Mining-Einheiten zur Ableitung überschüssiger Wärme betrieben werden.
Ein praktikables System kann folgende Komponenten kombinieren:
ASIC-Miner → Tauchkühlung → Wärmeaustauscher → sekundärer Wasser-/Glykol-Kreislauf → Gebäude / Gewächshaus / Warmwasser → überschüssige Wärme → Kühler / Trockenkühler → Umgebungsluft
Der Wärmenutzer entzieht die thermische Energie, die er benötigt. Wenn die Nachfrage sinkt, leitet der Kühler oder Trockenkühler die verbleibende Wärme ab.
Dies bietet Flexibilität und gewährleistet gleichzeitig eine zuverlässige Kühlung für den kontinuierlichen Mining-Betrieb.
Nicht unbedingt.
Technische Machbarkeit bedeutet nicht automatisch wirtschaftliche Machbarkeit. Projektplaner sollten die Wärmenachfrage, die Temperaturanforderungen, die Entfernung zum Wärmeverbraucher, die Betriebsstunden, das lokale Klima und die bestehende Infrastruktur bewerten.
Ein Mining-Betrieb in einem kalten Klima kann eine starke Nachfrage nach Gebäude- oder Gewächshausheizung haben. Eine Anlage in einer heißen Wüstenumgebung hat möglicherweise kaum Heizbedarf und muss während des größten Teils des Jahres überschüssige Wärme ableiten.
Das Ziel besteht daher nicht einfach darin, möglichst viel Wärme zurückzugewinnen.
Es besteht vielmehr darin, nutzbare Wärme dann zurückzugewinnen, wenn eine Nachfrage besteht, und überschüssige Wärme zuverlässig abzuleiten, wenn keine Nachfrage besteht.
Bitcoin-Mining wandelt große Mengen elektrischer Energie in Rechenleistung – und letztlich in Wärme – um.
Mithilfe von Immersionskühlung, Wärmeaustauschern, Kühlerrippen und Trockenkühlern kann diese thermische Energie potenziell für Heizung, Warmwasser, Landwirtschaft und industrielle Anwendungen zurückgewonnen werden.
Die Zukunft der Kühlung im Bergbau könnte nicht einfach darin bestehen, Wärme abzuführen. Vielmehr könnte sie darin bestehen, flexible Systeme zu entwickeln, die wertvolle thermische Energie wiederverwenden, während überschüssige Wärme zuverlässig abgeführt wird.
Für Bergbauunternehmen und Anbieter von Kühlsystemen ist eine fachgerechte Konstruktion von Kühler- und Wärmeaustauschersystemen ein wesentlicher Bestandteil dieser Lösung.
Wie viel Wärme können wir wiederverwenden – und wie zuverlässig können wir den Rest ableiten?
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