مع التسارع الكبير في تطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي، تتزايد الضغوط على موارد الطاقة وشبكات الكهرباء حول العالم، في ظل الاستهلاك الهائل لمراكز البيانات التي تشغل هذه التقنيات. لكن مهندسين في الدنمارك يعملون على تحويل أحد أبرز التحديات المصاحبة لهذا التوسع إلى فرصة جديدة، من خلال استعادة الحرارة الناتجة عن تشغيل مراكز البيانات وإعادة استخدامها في تدفئة المنازل والمنشآت الصناعية.

تنتشر حاليا أكثر من 12,500 مركز بيانات حول العالم، مع دخول المزيد منها الخدمة يوميا، وهو ما يفرض أعباء متزايدة على البنية التحتية للطاقة، فضلا عن استهلاك كميات ضخمة من المياه والكهرباء، والمساهمة في زيادة الانبعاثات المرتبطة بإنتاج الطاقة.

وبحسب وكالة الطاقة الدولية، استهلكت مراكز البيانات نحو 485 تيراواط/ساعة من الكهرباء خلال عام 2024، بما يعادل 1.5% من إجمالي إمدادات الطاقة العالمية، وهي كمية تقارب إجمالي إنتاج الكهرباء في ألمانيا.

ومن المتوقع أن ترتفع هذه النسبة إلى 3% بحلول عام 2030، مع مساهمة متزايدة من التوسع في تطبيقات الذكاء الاصطناعي ومراكز الحوسبة الضخمة.

وحذرت اللجنة الاقتصادية للأمم المتحدة لأوروبا من أن التوسع السريع في مراكز البيانات العملاقة، التي تديرها شركات مثل Google وAmazon وMicrosoft، يمثل تهديدا متناميا لأنظمة الكهرباء حول العالم.

كيف يمكن استعادة الحرارة المهدرة من مراكز البيانات؟

تقدم تجربة جامعة جنوب الدنمارك نموذجا عمليا لكيفية الاستفادة من الطاقة الحرارية التي تنتجها أنظمة الحوسبة المتقدمة بدلا من التخلص منها في الهواء.

ففي مايو 2026، أطلقت الجامعة حاسوبا فائق الأداء يحمل اسم "بيتن" (Bitten)، ليكون منصة رئيسية لأبحاث الذكاء الاصطناعي على مستوى المؤسسات الأكاديمية في البلاد، حيث يوفر قدرات حوسبية متقدمة لتحليل البيانات الضخمة وتنفيذ المحاكاة العلمية المعقدة.

وكما هو الحال في معظم الحواسيب العملاقة ومراكز البيانات، تنتج المعالجات المتخصصة في هذا النظام كميات كبيرة من الحرارة أثناء التشغيل المستمر على مدار الساعة.

لكن بدلا من التخلص من هذه الحرارة باستخدام أنظمة التبريد التقليدية والمراوح التي تطرد الهواء الساخن إلى الخارج، يعتمد النظام الجديد على تقنية متطورة للتبريد السائل طورتها شركة الهندسة الدنماركية Danfoss.

وتعمل التقنية على ضخ سائل التبريد مباشرة حول رقائق المعالجة عالية الحرارة، لامتصاص الطاقة الحرارية الناتجة عن تشغيلها بالكامل، ثم نقلها إلى شبكة التدفئة المركزية في مدينة سوندربورغ، بما يساعد على توفير التدفئة لنحو 75 ألف شخص.

وأوضح كريستيان ستراند، رئيس Danfoss Climate Solutions، أن العمليات الرقمية اليومية، مثل التقاط الصور أو تحميل المستندات، تتطلب تشغيل مراكز البيانات، وهو ما ينتج عنه قدر كبير من الحرارة التي تحتاج إلى التبريد.

وأشار إلى أن نظام استعادة الحرارة يحول هذه الطاقة إلى مياه ساخنة يمكن استخدامها في تدفئة المنازل، وكذلك في العمليات الصناعية المختلفة.

مراكز البيانات قد تتحول إلى مصادر لإنتاج الطاقة

لا تقتصر المشكلة على مراكز البيانات وحدها، إذ تُهدر كميات هائلة من الطاقة الحرارية الناتجة عن الأنشطة الصناعية المختلفة حول العالم، دون الاستفادة منها.

وبحسب حسابات شركة Danfoss، فإن الحرارة المهدرة في أوروبا خلال عام واحد يمكن أن توفر طاقة تكفي لتشغيل مدينة باريس لمدة 48 عاما، فيما يُفقد نحو ثلثي الطاقة المستخدمة عالميا في صورة حرارة زائدة.

ويرى خبراء الطاقة أن استعادة هذه الحرارة يمكن أن تلعب دورا مهما في تحسين كفاءة استخدام الموارد وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.

وفي هذا السياق، قال يان روزينو، أستاذ سياسات الطاقة والمناخ بجامعة أكسفورد، إن اختيار مواقع إنشاء مراكز البيانات ينبغي ألا يعتمد فقط على انخفاض أسعار الأراضي، بل يجب أن يأخذ في الاعتبار إمكانية الاستفادة من الحرارة الناتجة عن تشغيلها.

وتتصدر دول شمال أوروبا الجهود الرامية إلى استغلال هذه الطاقة، حيث يستعيد مركز بيانات شركة Meta في مدينة أودنسه الدنماركية نحو 100 جيجاواط/ساعة من الحرارة سنويا، وهي كمية تكفي لتدفئة نحو 6,900 منزل.

كما تعتمد مدينة ستوكهولم السويدية على الحرارة الناتجة عن مراكز البيانات ضمن شبكة التدفئة المركزية لديها منذ عام 2014.

المستشفيات والمصانع أيضا تستفيد من الحرارة المهدرة

تمتد تطبيقات استعادة الحرارة إلى قطاعات أخرى، مثل المستشفيات والمصانع ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي وأنظمة التبريد في المتاجر الكبرى.

ومن أبرز الأمثلة على ذلك مشروع نفذته Danfoss في مستشفى سوندربورغ بالدنمارك، حيث استبدلت غلايتين تعملان بالغاز، وتتميزان بارتفاع انبعاثاتهما الكربونية، بنظام مضخات حرارية يستعيد الطاقة المهدرة من الأجهزة الطبية، بما في ذلك أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، إلى جانب أنظمة تنظيم درجات الحرارة في غرف العمليات والأجنحة والممرات.

وكانت هذه الحرارة تُطرد سابقا إلى الخارج عبر أبراج التبريد، لكن النظام الجديد أصبح قادرا على استعادتها وإعادة استخدامها، ما ساعد المستشفى على تحقيق الاستقلال في مجال الطاقة لمدة تسعة أشهر سنويا، مع إمكانية ضخ الحرارة الفائضة إلى شبكة التدفئة المركزية.

وقال لاسيه بو مادسن، رئيس الخدمات الفنية بالمستشفى، إن المشروع يتمتع بجدوى اقتصادية قوية، ومن المتوقع أن يسترد تكلفته خلال أقل من عامين، بما يتيح توجيه المزيد من الموارد المالية إلى رعاية المرضى وشراء المعدات الطبية الحديثة.

هل تساعد هذه التقنية في مواجهة أزمة الطاقة العالمية؟

يرى مسؤولو Danfoss أن استعادة الحرارة المهدرة تمثل فرصة كبيرة لتحسين كفاءة استخدام الطاقة وخفض الانبعاثات الكربونية، خاصة أن العالم يمتلك بالفعل مصدرا ضخما للطاقة لا يزال غير مستغل بالشكل الكافي.

ومع استمرار طفرة الذكاء الاصطناعي وافتتاح المزيد من مراكز البيانات، التي قد يحتاج كل منها إلى كميات من الكهرباء تعادل استهلاك مدينة صغيرة، تزداد أهمية تطوير حلول تقلل الهدر وتحسن الاستفادة من الطاقة المستخدمة.

وتراهن الشركة الدنماركية على إمكانية توسيع نطاق تقنية التبريد السائل واستعادة الحرارة لتشمل المزيد من مراكز البيانات، بما يساعد على تخفيف الضغط المتزايد على إمدادات الكهرباء، وتحويل الحرارة التي كانت تُعامل باعتبارها نفايات إلى مورد يمكن الاستفادة منه اقتصاديا وبيئيا.