Dans le cadre du projet Natic,
Microsoft a abaissé son centre de données au fond de la mer du Nord . Certains écologistes se sont inquiétés du fait que placer une source de chaleur pourrait être nocif pour l'environnement. Microsoft Ben Cutler
dit que «dans le pire des cas, les températures peuvent augmenter de quelques millièmes de degré» . J'ai décidé de compter et de découvrir qui a raison.
Le principal poisson commercial de la mer du Nord est le hareng. La pêche intensive à long terme du hareng, de la plie et de l'églefin a conduit à une réduction de leurs stocks, à une diminution de la capacité de restauration de ces espèces. De plus, depuis le début des années 60, la mer est devenue l'un des plus grands centres mondiaux d'extraction de pétrole des entrailles sous-marines, ce qui a affecté négativement ses conditions biologiques, et notamment les ressources halieutiques. Désormais, la situation environnementale de la mer du Nord est estimée comme une crise préalable. Essayons de déterminer ce que deviendra la température si le centre de données fonctionne à pleine capacité et si le hareng devient encore plus triste.
Le centre de données a été inondé près des îles Orcades (Écosse).
A en juger par la carte des valeurs climatiques à la surface des océans, cette zone tombe dans une distribution de 5 à 10 degrés.
Mais c'est à la surface de l'eau, mais qu'en est-il à une profondeur de 37,5 mètres, où ce centre de données a-t-il été «abandonné»? Ici, un
article informatif sur la mer du Nord vient à notre aide, d'où il résulte que la température à la surface de l'eau et en profondeur, si elle diffère, n'est pas significative. Mais dans les zones d'une profondeur allant jusqu'à 50 mètres, il y a de l'homothermie ou une condition proche.
L'homothermie est lorsque la température est la même dans un grand volume d'eau et égale à 4 ° C. Cela est en corrélation avec la carte de distribution, nous supposons donc que la température de l'eau autour du centre de données est égale à ces 4 degrés.
A en juger par les cartes, les courants dans la zone des Orcades ne sont pas particulièrement observés. Donc pour les calculs, on néglige le fait que la température peut fluctuer. Les grands flux chauds ou froids qui traversent les îles ne passent pas, la situation y est donc stable.
Ainsi, nous avons une immense piscine conditionnelle avec de l'eau salée, dans laquelle le centre de données a été abaissé. Pour calculer comment une énorme capsule chauffante affectera la température de la mer, nous devons d'abord calculer la masse de la mer. Le volume de la mer est connu - il est de 49 mille kilomètres cubes. Nous traduisons cela dans le système SI et obtenons 49 000 000 000 000 mètres cubes ou (49 000 000 000 000 000 litres). La densité de l'eau est de 1000 kg / m3. Mais nous avons de l'eau salée, donc nous ne pouvons tout simplement pas en prendre 1000. La salinité de l'eau à différents moments de l'année et en fonction des courants varie, mais la moyenne est de 32 . Connaissant cet indicateur et une température de 4 degrés, vous pouvez
calculer la densité de l'eau dans notre piscine conventionnelle . Elle s'élevait à 1025 kg / m3, et cette valeur sera utilisée à l'avenir.
Nous avons donc le volume de notre mer et sa densité. Pour plus de simplicité de calcul, nous acceptons que notre bassin soit homogène, sa densité est la même partout, la température aussi. De plus, pour obtenir un résultat relativement simple, une dernière chose doit être tenue pour acquise: la mer n'évapore pas l'eau et il n'y a pas d'échange de chaleur avec le fond. En gros, il s'agit d'eau enfermée dans un récipient scellé (oui, avec un volume de 49 billions de litres), qui est sous vide.
Nous retournons à la masse de la mer. Ici, tout est très simple. On multiplie le volume par la densité et on obtient:
49 000 000 000 000 * 1 025 = 50 225 000 000 000 000 kg = 50 225 000 000 000 000 000 000 000
Nous avions la masse de la mer du Nord, la température à une profondeur de 37,5 mètres, la densité de l'eau salée, une capsule de 12 mètres de long, des sous-courants insignifiants, l'évaporation de l'eau, l'échange de chaleur avec le fond, la convection, le métal inconnu dans le datacenter et les racks de serveurs avec une consommation de 250 kW. Non pas que tout cela soit nécessaire pour prendre soin de l'environnement, mais une fois que vous avez commencé à compter des choses étranges, passez à votre passe-temps jusqu'à la fin. La seule chose qui me dérangeait était la convection. Il n'y a rien de plus imprévisible et chaotique dans le monde que la convection de l'eau à une profondeur de 37,5 mètres. Mais je me suis rendu compte que très bientôt nous y plongerions.
Image du film Fear and Loathing à Las VegasÀ peu près à ce stade de mes calculs, je me suis rendu compte que l'hypothèse que la mer était une mare dans un navire dans le vide ne suffisait pas. Parce que pour tout calculer aussi précisément que possible, vous devez prendre en compte le transfert de chaleur, la convection, puis prendre différents segments temporels, car en été comme en hiver, la mer se comporte différemment. Et ailleurs, vous avez besoin d'obtenir beaucoup de données sources, qui ne sont pas là. Par exemple, nous ne savons pas en quoi consiste exactement une capsule avec un centre de données. Mais comme nous avons toujours une piscine d'eau dans le vide, nous n'obtiendrons pas la bonne précision de toute façon. Donc, vous devez au moins atteindre l'objectif initial - comprendre comment la chaleur des serveurs affectera la mer (notre mer conditionnelle dans le vide, bien sûr).
Passons à la capsule. Nous avons des données que sa longueur est de 12 mètres, son diamètre est de 2,8 mètres (avec des composants externes jusqu'à 3,18 m), et à l'intérieur il est tout rempli d'azote séché. Mais dans le domaine public, il n'y a aucune information sur le matériau des murs et d'autres paramètres afin de calculer correctement la conductivité thermique. Mais dans un communiqué de presse sur le site, il a été possible de trouver un indicateur utile qu'à charge maximale le datacenter consomme 240 kW. C'est ce que nous allons utiliser. Supposons (oui, beaucoup d'hypothèses, mais sans elles en aucune façon) que la capsule est très fraîche et que la conductivité thermique des murs est suffisante pour détourner tout ce que les serveurs consomment. Et que toute l'énergie reçue dans la capsule est convertie en chaleur et qu'il n'y a pas de perte.
Crap Taxidermy par Kat Su, Publié par Yang Maoyuan, source .Eh bien, il suffit maintenant de convertir la puissance en quantité de chaleur, c'est-à-dire de watts en joules. Parce que Watts est J / s, multipliez simplement 240 000 watts par le nombre de secondes par an. Nous le prendrons pendant un an, car sur les petits segments, nous obtenons des valeurs trop non représentatives (nombres avec un grand nombre de zéros après le point décimal)
240 kW * 365 jours = 240 000 W * 365 jours * 24 heures * 60 minutes * 60 secondes =
240000 * 365 * 24 * 60 * 60 = 7 568 640 000 000 J.
Nous avons obtenu la quantité de chaleur que notre enfant prodige produit en un an.
Voyons maintenant combien de chaleur est nécessaire pour réchauffer la mer d'un degré. La formule ici est également relativement simple: Q = c * m * t, où Q est la quantité de chaleur, m est la masse du corps, t est la différence entre les températures initiale et finale du corps (dans notre cas - 1 degré), c est la chaleur spécifique de la substance.
Nous avons beaucoup de mer. Nous prenons la chaleur spécifique du livre de référence, elle est de 3.898 J / (g · ° C). Il est très important de ne pas se confondre dans les dimensions, nous prenons la masse en grammes.
50,225,000,000,000,000,000 g. * 3,9898 J / (g ° C) * 1 = 195,777,050,000,000,000,000 J.
Il s'agit de la quantité de chaleur nécessaire pour réchauffer la mer du Nord d'un degré, si l'on ne tient pas compte du fait qu'elle fait en réalité partie de l'océan.
Nous trouvons le rapport de la quantité de chaleur du serveur à celle qui est nécessaire pour chauffer la mer d'un degré.
7 568 640 000 000/195 777 050 000 000 000 000 = 0,000000038
Ainsi, en 1 an, le centre de données Microsoft chauffera notre mer sous vide même pas de 1 degré, mais de 0,000000038 degré. Et si maintenant on se rappelle qu'il y a de la convection, des courants, des échanges thermiques avec le fond, des pertes lors de la conversion d'énergie, une charge instable sur le datacenter, que cette mer fait en réalité partie de l'océan, et d'autres, et d'autres ... Il s'avère que non le centre de données n'aura pas d'effet significatif sur la température de l'eau. La décision d'abaisser le serveur dans la mer pour un refroidissement passif est donc vraie et le hareng peut nager en toute sécurité. Merci d'avoir lu.
PS: Si vous trouvez des inexactitudes dans les calculs ou savez comment estimer correctement la convection et la distribution de chaleur du centre de données à différentes distances à une profondeur de 37,5 mètres, écrivez dans les commentaires.
PPS: J'ai parlé avec un océanologue familier, il a confirmé qu'il n'y aurait pas de conséquences environnementales avec une telle capsule, tout est trop insignifiant.