Nhiệt Kỹ Thuật Số: Từ Máy Chủ Đến Hệ Thống Sưởi Ấm

Một ngành công nghiệp năng lượng mới đang hình thành tại Phần Lan, nơi nhiệt lượng thải ra từ các trung tâm dữ liệu, bao gồm cả những trung tâm phục vụ các hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI), đang được tận dụng ngày càng nhiều để sưởi ấm các thành phố, nhà ở và thậm chí cả phòng tắm hơi công cộng. Mô hình này đã và đang giúp giảm thiểu phát thải CO2, loại bỏ dần các nhà máy nhiệt điện than, đồng thời đáp ứng nhu cầu tính toán ngày càng tăng.

Cơ chế hoạt động của “Nhiệt Kỹ Thuật Số”

Các trung tâm dữ liệu thải ra một lượng nhiệt đáng kể trong quá trình làm mát máy chủ, thường làm nóng nước đến khoảng 25–35 độ C. Trước đây, nguồn nước ấm này thường bị xả thẳng ra môi trường xung quanh.

Tại Phần Lan, dòng nước ấm này được chuyển đến các trạm bơm nhiệt. Tại đây, nhiệt độ của nước được nâng lên mức 60–90 độ C, sau đó được đưa vào mạng lưới sưởi ấm khu vực với nhiệt độ tiêu chuẩn là hơn 100 độ C, sẵn sàng cung cấp cho các tòa nhà.

Sau khi truyền nhiệt cho các hộ gia đình, nước đã nguội sẽ được tuần hoàn trở lại các trung tâm dữ liệu, tạo thành một chu trình khép kín, qua đó nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của toàn bộ cơ sở hạ tầng.

Các dự án trọng điểm của Google, Microsoft và các công ty địa phương

Tại thành phố cảng Hamina, một trung tâm dữ liệu của Google, hoạt động chủ yếu bằng năng lượng trung hòa carbon, dự kiến sẽ đáp ứng tới 80% nhu cầu sưởi ấm khu vực và cung cấp nhiệt miễn phí cho khoảng hai nghìn ngôi nhà cùng các cơ sở xã hội.

Microsoft đang xây dựng một cụm trung tâm dữ liệu cho khu vực Espoo và các đô thị lân cận. Khi đi vào hoạt động hết công suất thiết kế, cụm này sẽ đáp ứng tới 40% nhu cầu nhiệt, tương đương với việc sưởi ấm khoảng 100 nghìn ngôi nhà, và bước đi này đã cho phép dừng hoạt động của một nhà máy nhiệt điện than tại địa phương.

Ở thị trấn nhỏ Mäntsälä, một trung tâm dữ liệu có công suất 75 MW đã cung cấp hai phần ba nhu cầu sưởi ấm trong gần một thập kỷ qua, tương đương với việc sưởi ấm cho 2.500 hộ gia đình, giúp cư dân giảm đáng kể hóa đơn tiền sưởi.

Vì sao Phần Lan trở thành quốc gia tiên phong

Quốc gia này sở hữu hệ thống cấp nhiệt tập trung phát triển mạnh mẽ cùng với khí hậu lạnh giá, điều kiện lý tưởng khiến việc thu hồi nhiệt trở nên đặc biệt hiệu quả và được ưa chuộng.

Tỷ lệ cao năng lượng điện không phát thải carbon (từ gió, thủy điện, năng lượng hạt nhân) cho phép khẳng định nguồn gốc gần như trung hòa carbon của cả điện năng và nhiệt lượng được tạo ra từ nó.

Theo số liệu từ các cơ quan chuyên môn, tỷ lệ năng lượng tái tạo và nhiệt thu hồi trong hệ thống sưởi ấm của Phần Lan đã vượt mốc 70% trong giai đoạn 2023–2024 và tiếp tục tăng trưởng hướng tới năm 2026, với các trung tâm dữ liệu đóng vai trò là một trong những động lực chính thúc đẩy xu hướng này.

Tác động về môi trường và kinh tế

Việc ứng dụng “nhiệt kỹ thuật số” giúp giảm hàng nghìn tấn phát thải CO2 mỗi năm đối với mỗi dự án quy mô lớn, đồng thời giảm sự phụ thuộc của các thành phố vào than đá và than bùn.

Đối với người dân, điều này đồng nghĩa với mức giá sưởi ấm ổn định hơn và thường thấp hơn, do các thành phố cắt giảm được chi phí nhiên liệu truyền thống và chi phí vận hành các nhà máy nhiệt điện cũ kỹ.

Giải pháp này cũng mang lại lợi ích cho các công ty công nghệ: chi phí làm mát máy chủ giảm, danh tiếng được nâng cao nhờ theo đuổi các mục tiêu “xanh”, và các trung tâm dữ liệu dần trở thành một phần của cơ sở hạ tầng tiện ích thiết yếu, chứ không chỉ đơn thuần là các cơ sở IT.

Từ kinh nghiệm Phần Lan đến xu hướng toàn cầu

Mô hình của Phần Lan đang được xem xét như một hình mẫu cho các quốc gia khác. Tại Liên minh Châu Âu, từ năm 2026, các trung tâm dữ liệu mới tại một số quốc gia sẽ bắt buộc phải tận dụng một phần nhiệt lượng dư thừa, và các tiêu chuẩn này sẽ dần được siết chặt hơn.

Tuy nhiên, không phải tất cả các cơ sở đều có thể kết nối với mạng lưới cấp nhiệt – một số trung tâm dữ liệu nằm ngoài tầm với về mặt kỹ thuật hoặc địa lý của cơ sở hạ tầng hiện có, điều này thúc đẩy các thành phố phải quy hoạch vị trí đặt các cơ sở mới một cách thận trọng hơn.

Các chuyên gia nhận định rằng, khi tải tính toán do AI tăng lên, ngay cả các dự án thu hồi nhiệt cục bộ cũng có thể đóng vai trò quan trọng trong việc hiện thực hóa các mục tiêu khí hậu và đảm bảo an ninh năng lượng cho các đô thị.