德美科学家研发混合能源系统,有望用于 AI 数据中心

德国卡尔斯鲁厄理工学院与美国斯坦福大学联合研发一套新型混合能源系统,集合光伏发电、太阳能集热、被动日间辐射冷却(PDRC),单块表面可同时完成发电、供热、制冷,适合高能耗的 AI 数据中心,成果发表在《Cell Reports Physical Science(电池报告物理科学)》期刊。

技术背景
AI 数据中心算力集群不仅消耗巨量电力,服务器散热冷却也要消耗大量电能。传统方案里,屋顶要分别布置光伏板、太阳能集热器、空调散热设备,多种装置争夺有限屋面、外墙空间,设备分散、土地利用率低,冷却环节耗电占比很高。

系统核心原理
核心部件是一层透明辐射冷却发射层:二氧化硅基板表面涂覆硅酮高分子材料。
允许太阳光穿透,下层光伏组件完成发电;
同时以红外辐射形式,把热量直接散发到太空,无需耗电即可实现被动制冷;
太阳能集热模块回收热能,可用于供热、余热再利用。
简单来说:同一个建筑外立面 / 屋顶,不再分开装发电板、集热板、冷却设备,一套器件同时输出电、冷、热三种能源。团队愿景是让建筑屋顶、外墙变成多功能 “活性能源表面”。

面向 AI 数据中心的价值
降能耗:服务器散热不再完全依赖耗电空调,用被动辐射冷却降低制冷电费;光伏就地供电,减少电网取电;
省空间:缓解大型算力园区屋顶安装空间紧张的矛盾;
低碳化:提高太阳能综合利用率,降低数据中心碳排放;
除数据中心外,也适用于办公楼、工厂等需要供电、制冷、供热的高耗能建筑。

当前进展与局限
目前完成户外原型样机验证,属于实验室阶段成果,尚未规模化商用。后续还需要解决大规模制造、复杂气候环境稳定性、和数据中心供电‑散热系统工程对接等问题,距离大规模落地还有一段时间。

行业小背景
当下全球 AI 算力爆发,数据中心用电、散热压力持续上升,行业正在大量探索光伏、辐射冷却、余热回收、微电网等新技术,降低算力的能源成本与碳排压力。

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