你是电,你是光,你不再是数据中心的“废”热

莱斯大学的研究人员正在开发一种系统,把废热转化为光,再将光转化为电,这有助于数据中心降低计算成本。

废热是计算的痛点。事实上,给计算机供电的大部分成本都可归因于产生了不需要的热量。这是因为材料中的电阻导致电子电路效率低下,产生了热量。处理器在不进行任何计算的情况下,基本上是把昂贵的电能转化为废能。

这是一个根本性的问题,而且一直没有得到解决。但是,如果能把多余的热量转换回电能——把热量循环回原来的能量形式,会怎样呢?如果不是把数据中心的热量简单地排放到大气中(然后通过所谓的生态效应进行消除),实际上可以用于运行更多的机器。此外,由于已经处理好了热空气,因此没有什么需要进行冷却了,散热成本会大幅度降低。

莱斯大学的科学家们正尝试通过开发热净化和转换解决方案来实现这一点。

目前,把热量转化为电能最有效的方法是使用传统的涡轮机。

莱斯大学的研究生Chloe Doiron是该项目的共同负责人,他在该校网站的一篇新闻文章中介绍说,涡轮机的“转换效率大约是50%”。涡轮机把蒸汽或者燃烧气体等流体的动能转化为机械能。然后,流动的蒸汽推动安装在轴上的叶片,轴带动发电机,从而产生电力。

这是不错的解决方案。然而研究人员解释说,问题在于“这些系统不容易实现”。问题是涡轮机有各种各样的运动部件,又大又吵又乱。

热发射机能够比涡轮机更好地把热量转化为能量

更好的选择是一种固态的热装置,它可以从热源吸收热量,并直接将其转换,甚至直接输送给所连接的电池。

研究人员说,一台热发射机能够吸收热量,将其压缩到紧凑而且易于捕获的带宽通道中,然后以光的形式发射出去。巧妙的是,它们能直接把光转化为电能,就像我们目前在太阳能系统中所看到的那样。

莱斯大学教授Junichiro Kono在文章中说:“热光子就是从热体中发出的光子。如果你通过红外热像仪看一些发热的物体,就会看到它发光。热像仪捕捉到了这些热激发的光子。”实际上,在某种程度上,所有受热表面都会发出热辐射光。

莱斯大学研究小组想利用一层排列整齐的碳纳米管薄膜来完成这项工作。测试系统将被设计成一个实际的太阳能电池板。这是因为太阳能电池板也会因热量而损失能量,是适用于该项工作的很好的工作环境。这一概念也适用于其他效率低下的技术。研究人员说:“任何由于热而损失能源的系统都将变得更加高效。”

Doiron说,大约20%的工业能源消耗都来自多余的热量。这浪费了很多能源。

其他热转换解决方案

其他的热转换装置也取得了进展。目前商用的热电技术能够把温差转换为电能,而且不需要移动部件。这是通过对特制材料进行加热来工作的。当一端冷而另一端热时,电子就会流动。犹他大学正在研究芯片硅,当两片晶圆中的一片变热时,就会产生电能。

作者:Patrick Nelson是音乐产业交易出版物《生产者报告》的编辑和出版人,曾为许多科技博客撰稿。Nelson还写过一部经典小说《蔓延论》。

编译:Charles

原文网址:https://www.networkworld.com/article/3410578/data-centers-may-soon-recycle-heat-into-electricity.html

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