9千兆瓦与盐湖干涸:技术制约

9吉瓦不是功率,而是瓶颈

犹他州的Stratos项目需要9吉瓦电力,相当于当前该州能源消耗量的两倍。基础设施将覆盖4万英亩,运营区域包括犹他州测试与训练场(Utah Test and Training Range)这一军事基地。预计的能源消耗量超过该州当前碳排放产量的64%。该设施的热影响预计会改变大盐湖(Great Salt Lake)的微气候,而该湖目前正处于历史最低水位记录。冷却所需的用水量尚未公开。该项目已获得Box Elder县委员会一致通过。

犹他州西北部沙漠系统的热承载能力有限。平均直接太阳辐射为280 W/m²。运行9吉瓦设施的冷却需要每天约120,000立方米的水以维持操作温度。大盐湖在过去20年中已失去超过40%的面积。其水位自2020年以来下降了1.5米。该项目的扩张并非技术选择,而是对一个已接近极限系统的物理强制。

沙漠的水文平衡是一个控制系统

大盐湖是一个封闭系统,年蒸发量为1.8 m³/s。冷却一个9吉瓦的数据中心需要1.2 m³/s的水流以维持冷凝器运行。现有系统无法支撑此取水量,否则将改变水文平衡。据《盐湖先驱报》估计,该项目的热辐射可能使5公里半径内的局部温度升高2.3°C。这种热增益将降低湖泊的自然冷却效率,并加速蒸发。

湖面下降已导致极端盐度区域扩张。Hansel Valley地区自2020年以来植被覆盖率下降了60%。数据中心的人工冷却可能产生热岛效应,改变局部风模式。梯度温度变化将影响盐尘扩散,增加盐尘事件风险。燃油发电系统的电价一年内从0.29美元上涨至0.45美元/kWh。太阳能+电池系统的成本下降了46%。

杠杆是冷却:从水到空气

闭式压缩空气冷却技术在技术上是可行的,但会增加35%的能耗。使用压缩空气可将取水消耗降至零,但会增加3.15吉瓦的能源消耗。空气冷却系统与项目规模不兼容。该系统的转换效率将比水冷系统低18%。空气冷却系统的安装成本估计为23亿美元,占项目总成本的12%。

另一种选择是混合冷却系统,结合水和空气。该系统可将取水消耗减少70%,能耗降低12%。额外成本为8.5亿美元。实施需要18个月的设计和验证周期。项目未包含向混合系统过渡的计划。投资者凯文·奥利里亚表示,该项目将完全依赖天然气供电,尽管可再生能源资源可用。

边距是湖的温度

大盐湖的运营边距由盐度和表层温度决定。当地温度升高2.3°C将使系统恢复时间缩短4.7天。湖生态修复的潜在成本估计为48亿美元。该项目未包含任何缓解基金。数字基础设施的市值估计为140亿美元。生态风险成本占市值的3.4%。

真正的权衡在于数字系统的限流能力与生态系统的缓冲能力之间。如果湖的热边距降至18°C以下,该项目将不可持续。当前湖面水位比历史平均水平低1.2米。2027年预测将进一步下降0.7米。运营边距已缩减至1.3米。数据中心运营功率降低的潜在成本为12亿美元。如果项目无法达到9吉瓦,基础设施市值将下降15%。


照片由Nikola Johnny Mirkovic在Unsplash上提供
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