数据中心日益增长的能源消耗促使管理员在其基础设施内探索并采用可持续能源解决方案。利用风能的风力涡轮机正成为数据中心一种颇具前景的可再生能源。
为了增加发电量，风力涡轮机的尺寸正在不断增大，但这也增加了它们占用的空间。本文探讨了风力涡轮机的发电量和效率、理想位置、实施挑战以及哪些公司利用风能为其数据中心供电。
风力涡轮机的发电量和效率
风力涡轮机的发电量主要取决于风速和所使用的涡轮机的具体类型——垂直或水平。这项技术在过去十年中发展迅速。根据国际可再生??能源机构的数据，现代陆上涡轮机的容量为3兆瓦至4兆瓦，海上涡轮机的容量为8兆瓦至12兆瓦。
现代风力涡轮机更高，叶片更长，转子直径更大。这种设计使它们能够覆盖更大的区域，即使在风力较小的地区也能有效地捕获更多风力，从而产生更多的电力。
海拔越高，风的流动就越自由，风速通常会越高。高海拔地区和水域与地球表面物体（例如树木、山脉和建筑物）的摩擦力较小。这就是为什么海上风力涡轮机即使在较低的高度也能产生更多电力的原因。
风力涡轮机的理想位置
对于陆上风力涡轮机而言，风切变（风速随海拔高度的变化）高于平均水平的地区是风电场的理想地点。根据伯克利实验室的《陆基风电市场报告：2024年版》，大多数高度超过110米的风力涡轮机塔架集中在美国中西部和东北部，因为这些地区的风切变较大。
直接土地使用和风电场总面积
风力涡轮机在地面上的占地面积不大，但它们占用了相当大的空域。根据密歇根大学可持续系统中心的风能情况说明书，美国风力涡轮机每兆瓦装机容量的直接土地使用量为85英亩（0.13平方英里），其中塔架和进场道路占地1%。这意味着一台 2-3 兆瓦的风力涡轮机占用 170 至 255 英亩（0.27 至 0.40 平方英里）的土地。
更大的挑战在于安装多台涡轮机。风电场需要在涡轮机之间留出相当大的空间，以最大限度地减少湍流，顺应自然的地形并避开其他障碍物。单台涡轮机与另一台涡轮机之间的距离应约为转子直径的七倍。这一间距可以保护涡轮机及其附近的建筑物免受湍流的影响，并使涡轮机能够以最佳状态运行。
根据美国能源部的数据，现代风力涡轮机的平均转子直径为 133.8 米（438.98 英尺）。这意味着涡轮机之间的空域应为 936.6 米（3,072.83 英尺），即 0.58 英里（0.58 英里）。涡轮机下方的大部分间接土地可用于其他用途，例如农业农场和牧场。许多现有的风电场都位于美国中西部的农业区。
数据中心风力发电的挑战
数据中心使用风力发电面临诸多挑战，包括空间、发电限制和政府法规。
空间
主要的挑战在于空间——不仅在于安装空间，还在于材料运输空间。大型转子叶片难以运输，因为它们一旦组装完成就无法折叠或弯曲。这限制了运输路线和转弯半径。较高的涡轮机塔架直径较大，难以安装在桥梁或高速公路立交桥下。
由于大多数数据中心都位于交通受限的地区，因此设施所有者很难自行安装高容量风电场。垂直涡轮机的安装间距可以比水平涡轮机更近。然而，垂直涡轮机的发电量低于水平涡轮机。
发电限制
到2023年，为人工智能工作负载、服务器和容器供电的美国数据中心至少需要176太瓦时的电力，远远超过水平涡轮机的总发电量。风能有助于实现可持续发展目标，但如果不利用大量土地，仅靠风能来产生足够的能源来运行大型数据中心是不可行的。
政府法规
美国的风电分区法规主要由地方市政区域制定，这使得数据中心所有者难以满足相关要求。许多地区除了运输和物流指南外，缺乏全面的风电法规。这导致了一些武断的规定，例如涡轮机后退要求，而这些要求在不同司法管辖区之间存在很大差异。
利用风能的企业
AWS、谷歌、Meta 和微软等科技巨头与风电场所有者和可再生能源公司合作，将风能作为其可再生能源计划的一部分。
据 AWS 称，该公司投资风能和太阳能，以推进其绿色能源目标。AWS 即将在希腊拥有三个风电场，这将减轻电网压力，并支持该国实现可再生能源目标。AWS 还与其他专注于俄勒冈州和德克萨斯州等州风力发电的可持续能源公司合作。
谷歌表示，该公司已与荷兰签订了电力购买协议，将使用海上风力涡轮机为荷兰数据中心供电。该公司还与意大利达成协议，将建设一个陆上风力涡轮机项目，该项目将通过可再生能源公司 ERG 产生 47 兆瓦的清洁能源。
微软表示，该公司已与荷兰电力供应商 Vattenfall 签订了电力购买协议，将购买 100% 的风能为其本地数据中心供电。微软还在爱尔兰和怀俄明州签订了风力发电协议。
其他利用风能的数据中心设施包括：
- EcoDataCenter（瑞典）。100% 采用可再生能源，其中 25% 为风能。
- Kao Data（英国）。100% 采用可再生资源供电，风能是其中之一。
- Virtus 数据中心（英国）、Switch（美国）和 Scala 数据中心（巴西）。所有数据中心均采用风能、太阳能和水力发电相结合的方式供电。
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