Im Rahmen des Natic-Projekts
senkte Microsoft sein Rechenzentrum auf den Grund der Nordsee . Einige Umweltschützer haben Bedenken geäußert, dass das Aufstellen einer Wärmequelle umweltschädlich sein könnte. Microsoft Ben Cutler
sagt, dass "im schlimmsten Fall die Temperaturen um Tausendstel Grad steigen können". Ich beschloss zu zählen und herauszufinden, wer Recht hat.
Der wichtigste kommerzielle Fisch in der Nordsee ist Hering. Die langfristige intensive Fischerei auf Hering, Flunder und Schellfisch hat zu einer Verringerung ihrer Bestände und zu einer Verringerung der Wiederherstellungsfähigkeit dieser Arten geführt. Darüber hinaus hat sich das Meer seit Anfang der 60er Jahre zu einem der größten Zentren der Welt für die Gewinnung von Öl aus Unterwasserdärmen entwickelt, was sich negativ auf seine biologischen Bedingungen und insbesondere auf die Fischressourcen auswirkte. Jetzt wird die Umweltsituation in der Nordsee als Vorkrise geschätzt. Versuchen wir herauszufinden, was aus der Temperatur wird, wenn das Rechenzentrum voll ausgelastet ist und der Hering noch trauriger wird.
Das Rechenzentrum wurde in der Nähe der Orkney-Inseln (Schottland) überflutet.
Gemessen an der Karte der Klimawerte auf der Oberfläche der Ozeane fällt diese Zone in eine Verteilung von 5 bis 10 Grad.
Aber das ist auf der Wasseroberfläche, aber was ist mit einer Tiefe von 37,5 Metern, wo wurde dieses Rechenzentrum „fallen gelassen“? Hier hilft uns ein
informativer Artikel über die Nordsee , aus dem hervorgeht, dass die Temperatur an der Wasseroberfläche und in der Tiefe, wenn sie sich unterscheidet, nicht signifikant ist. In Gebieten mit einer Tiefe von bis zu 50 Metern besteht jedoch eine Homothermie oder ein Zustand in der Nähe.
Homothermie ist, wenn die Temperatur in einem großen Wasservolumen gleich und gleich 4 ° C ist. Dies korreliert mit der Verteilungskarte, daher nehmen wir an, dass die Wassertemperatur um das Rechenzentrum genau diesen 4 Grad entspricht.
Den Karten nach zu urteilen, werden die Strömungen in der Zone der Orkney-Inseln nicht besonders beobachtet. Bei Berechnungen vernachlässigen wir daher die Tatsache, dass die Temperatur schwanken kann. Große warme oder kalte Ströme durch die Inseln passieren nicht, so dass die Situation dort stabil ist.
Somit haben wir einen bedingten riesigen Pool mit Salzwasser, in den das Rechenzentrum abgesenkt wurde. Um zu berechnen, wie sich eine riesige Wärmekapsel auf die Temperatur im Meer auswirkt, müssen wir zuerst die Masse des Meeres berechnen. Das Volumen des Meeres ist bekannt - es beträgt 49.000 Kubikkilometer. Wir übersetzen dies in das SI-System und erhalten 49.000.000.000.000 Kubikmeter oder (49.000.000.000.000.000 Liter). Die Wasserdichte beträgt 1000 kg / m3. Aber wir haben salziges Wasser, also können wir einfach nicht 1000 nehmen. Der Salzgehalt des Wassers zu verschiedenen Jahreszeiten und je nach Strömung variiert, aber der Durchschnitt liegt bei 32 . Wenn Sie diesen Indikator und eine Temperatur von 4 Grad kennen, können Sie
die Wasserdichte in unserem herkömmlichen Pool berechnen . Es betrug 1025 kg / m3 und dieser Wert wird in Zukunft verwendet.
Wir haben also das Volumen unseres Meeres und seine Dichte. Zur Vereinfachung der Berechnung akzeptieren wir, dass unser Pool homogen ist, seine Dichte überall gleich ist, auch die Temperatur. Um ein relativ einfaches Ergebnis zu erzielen, muss außerdem eines als selbstverständlich angesehen werden: Das Meer verdampft kein Wasser und es findet kein Wärmeaustausch mit dem Boden statt. Grob gesagt ist dies Wasser, das in einem verschlossenen Gefäß (ja, mit einem Volumen von 49 Billionen Litern) eingeschlossen ist, das sich in einem Vakuum befindet.
Wir kehren zur Masse des Meeres zurück. Hier ist alles sehr einfach. Wir multiplizieren das Volumen mit der Dichte und erhalten:
49.000.000.000.000 * 1.025 = 50.225.000.000.000.000 kg = 50.225.000.000.000.000.000.000
Wir hatten die Masse der Nordsee, die Temperatur in einer Tiefe von 37,5 Metern, die Dichte des Salzwassers, eine 12 Meter lange Kapsel, unbedeutende Unterströmungen, Wasserverdunstung, Wärmeaustausch mit dem Boden, Konvektion, unbekanntes Metall im Rechenzentrum und Server-Racks mit einem Verbrauch von 250 kW. Nicht, dass dies alles notwendig gewesen wäre, um die Umwelt zu schonen, aber sobald Sie angefangen haben, seltsame Dinge zu zählen, gehen Sie Ihrem Hobby bis zum Ende nach. Das einzige, was mich störte, war die Konvektion. Es gibt nichts Unvorhersehbareres und Chaotischeres auf der Welt als die Konvektion von Wasser in einer Tiefe von 37,5 Metern. Aber mir wurde klar, dass wir uns ziemlich bald darauf einlassen würden.
Rahmen aus dem Film Fear and Loathing in Las VegasUngefähr zu diesem Zeitpunkt meiner Berechnungen wurde mir klar, dass die Annahme, dass das Meer ein Pool in einem Gefäß im Vakuum ist, nicht ausreicht. Weil Um alles so genau wie möglich zu berechnen, müssen Sie die Wärmeübertragung und Konvektion berücksichtigen und dann verschiedene Zeitsegmente berücksichtigen, weil Im Sommer und Winter verhält sich das Meer unterschiedlich. Und woanders müssen Sie viele Quelldaten abrufen, die nicht vorhanden sind. Zum Beispiel wissen wir nicht genau, woraus eine Kapsel mit einem Rechenzentrum besteht. Da wir jedoch immer noch einen Wasserbecken im Vakuum haben, erhalten wir ohnehin nicht die richtige Genauigkeit. Sie müssen also zumindest das ursprüngliche Ziel erreichen - zu verstehen, wie sich die Hitze der Server auf das Meer auswirkt (unser bedingtes Meer natürlich im luftleeren Raum).
Gehen wir weiter zur Kapsel. Wir haben Daten, dass seine Länge 12 Meter beträgt, sein Durchmesser 2,8 Meter beträgt (mit externen Komponenten bis zu 3,18 m) und innen alles mit getrocknetem Stickstoff gefüllt ist. Im öffentlichen Bereich gibt es jedoch keine Informationen über das Material der Wände und andere Parameter, um die Wärmeleitfähigkeit korrekt zu berechnen. In einer Pressemitteilung auf der Website konnte jedoch ein nützlicher Indikator dafür gefunden werden, dass das Rechenzentrum bei maximaler Belastung 240 kW verbraucht. Dies werden wir verwenden. Nehmen Sie an (ja, viele Annahmen, aber in keiner Weise ohne), dass die Kapsel sehr kühl ist und die Wärmeleitfähigkeit der Wände ausreicht, um alles umzuleiten, was die Server verbrauchen. Und dass die gesamte in der Kapsel aufgenommene Energie in Wärme umgewandelt wird und es keinen Verlust gibt.
Crap Taxidermy von Kat Su, Gepostet von Yang Maoyuan, Quelle .Nun reicht es aus, nur die Leistung in die Wärmemenge umzuwandeln, dh Watt in Joule. Weil Watt ist J / s, multiplizieren Sie einfach 240.000 Watt mit der Anzahl der Sekunden pro Jahr. Wir werden es für ein Jahr dauern, weil Bei kleinen Segmenten erhalten wir zu nicht repräsentative Werte (Zahlen mit einer großen Anzahl von Nullen nach dem Dezimalpunkt).
240 kW * 365 Tage = 240.000 W * 365 Tage * 24 Stunden * 60 Minuten * 60 Sekunden =
240000 * 365 * 24 * 60 * 60 = 7 568 640 000 000 J.
Wir haben die Wärmemenge, die unser Wunderkind in einem Jahr produziert.
Nun wollen wir sehen, wie viel Wärme benötigt wird, um das Meer um 1 Grad zu erwärmen. Die Formel ist auch hier relativ einfach: Q = c * m * t, wobei Q die Wärmemenge ist, m die Masse des Körpers ist, t die Differenz zwischen der Anfangs- und der Endtemperatur des Körpers ist (in unserem Fall - 1 Grad), c die spezifische Wärme der Substanz ist.
Wir haben viel Meer. Wir nehmen die spezifische Wärme aus dem Nachschlagewerk, sie beträgt 3,898 J / (g · ° C). Es ist sehr wichtig, nicht in den Dimensionen verwirrt zu werden, wir nehmen die Masse in Gramm.
50.225.000.000.000.000.000 g * 3,9898 J / (g ° C) * 1 = 195.777.050.000.000.000.000 J.
Dies ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Nordsee um 1 Grad zu erwärmen, wenn Sie nicht berücksichtigen, dass sie tatsächlich Teil des Ozeans ist.
Wir finden das Verhältnis der Wärmemenge vom Server zu der, die benötigt wird, um das Meer um 1 Grad zu erwärmen.
7 568 640 000 000/195 777 050 000 000 000 000 = 0,000000038
So wird das Microsoft-Rechenzentrum in einem Jahr unser Vakuummeer nicht einmal um 1 Grad, sondern um 0,000000038 Grad erwärmen. Und wenn wir uns jetzt daran erinnern, dass es Konvektion, Strömungen, Wärmeaustausch mit dem Boden, Verluste während der Energieumwandlung, eine instabile Belastung des Rechenzentrums gibt, dass dieses Meer tatsächlich ein Teil des Ozeans ist, und andere und andere ... Es stellt sich heraus, dass nein Das Rechenzentrum hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Wassertemperatur. Die Entscheidung, den Server zur passiven Kühlung ins Meer zu senken, ist also richtig, und der Hering kann sicher schwimmen. Danke fürs Lesen.
PS: Wenn Sie Ungenauigkeiten in den Berechnungen feststellen oder wissen, wie Konvektion und Wärmeverteilung vom Rechenzentrum in verschiedenen Entfernungen in einer Tiefe von 37,5 Metern korrekt geschätzt werden, schreiben Sie in die Kommentare.
PPS: Ich habe mit einem bekannten Ozeanologen gesprochen, er hat bestätigt, dass eine solche Kapsel keine Umweltfolgen haben würde, alles ist zu unbedeutend.