海上电力、水资源和人工智能:耗资 5.87 亿美元、号称能同时完成三项任务的 Kraaken 号内部探秘

Optimal Transit公司表示,其拟建的VITAL 100兆瓦Kraaken项目可利用一个移动式海上平台,为沿海地区供电、生产数百万加仑淡水并运营一个人工智能数据中心。该方案雄心勃勃,但其核心技术尚未在承诺的规模下得到独立验证。

作者:卡拉·阿尔瓦拉多 跟随 

南卡罗来纳州博福特 | 发布于美国东部时间下午 6:04

美国最新发布的船舶概念提出了一种解决方案,即将世界上增长最快的三个基础设施问题集中在同一船体上。

InMar Technologies 和 OptiFuel Systems 之间的海事技术合作项目 Optimal Transit 推出了 Blue Economy VITAL 100 MW Kraaken,这是一个拟建的海上平台,旨在同时发电、淡化海水并进行人工智能计算。

这些数字令人震惊。Optimal Transit公司表示,这艘船可以向岸上持续输送高达40兆瓦的电力,据该公司估计,足以满足约32000户家庭的用电需求。它每天可以生产约3000万升(790万加仑)淡水,该公司称这一水量足以供15万人使用。与此同时,船上还将预留60兆瓦的电力容量,用于建设一个人工智能级别的数据中心。

电力、水和计算设备将通过快速断开的脐带缆系统输送到陆地。如果遭遇大型风暴,船舶可以脱离海上系泊设施并转移位置,待危险过后再重新连接。

对于沿海城市、岛国和灾区而言,这无疑是一个引人注目的提议,因为这些地方的三种资源都可能十分匮乏。但目前,这仅仅是一个提议而已。

Optimal Transit公司已公布了效果图、技术说明、产量目标和经济预测。但该公司尚未宣布已完成VITAL船舶的建造、100兆瓦运行原型机的投产、建造合同的签订,或经独立验证的该规模完整电力系统的示范运行。

这一地位对于理解新闻至关重要。克拉肯号应该被视为一个严肃的工程和商业概念,具有可识别的组成部分,而不是一艘已经为海岸线提供电力和饮用水的船舶。

同一个船上的三个工作

VITAL Kraaken 是 Optimal Transit 平台的第二种配置,该平台于 7 月推出,是一个自供电的漂浮式 AI 数据中心。最初的设计理念是将几乎所有净输出都用于计算。VITAL 设计改变了资源分配方式,而不是取代基本架构。

它提出的三项服务是:

  1. 持续向沿海电网或当地电力系统输送基荷电力。
  2. 通过真空闪蒸法生产淡水并输送到岸上。
  3. 用于人工智能、云服务或主权数字基础设施的机载计算能力。

这种整合是该项目最具商业吸引力的特点。传统的开发模式需要建设发电厂、海水淡化厂和数据中心,每项都需要单独的土地、审批、建设和连接设施。而Optimal Transit公司提出将这些功能整合为一个单一的可移动海上资产。

InMar Technologies 总裁 Jeff Kline 在公司公告中表示,VITAL 配置提出的问题是,当一个自供电数据中心的部分输出被重新定向到缺乏可靠电力或清洁水的海岸线时会发生什么。

他的答案是一艘能够无限期地为一座小型城市供电而无需连接到现有电网的船只。

该声明表达的是Optimal Transit公司的说法,并非经独立验证的运营结果。

克拉肯声称它将如何获得力量

该设计的核心是Optimal Transit公司获得专利的数字海洋温差发动机(DOT)。该系统基于海洋温差能转换(通常称为OTEC)的原理。

海洋温差发电(OTEC)利用温暖的表层海水与深海冷水之间的温差。在一个闭式循环系统中,温暖的海水加热一种低沸点流体(通常是氨)。这种流体汽化并驱动涡轮机。深海冷水随后冷凝汽化后的蒸汽,使循环得以重复进行。

该过程的物理原理已实现,但从相对较小的温差中提取可用能量却十分困难。美国能源部指出,海洋温差发电(OTEC)系统的转换效率低下,只能将可用热能的一小部分转化为可用电力。此外,还需要将大量的海水泵入热交换器,而泵送过程本身也会消耗系统产生的部分电力。

美国国家海洋和大气管理局表示,海洋温差发电潜力最强的地区通常位于热带地区,那里温暖的表层水和深层冷水之间的温差全年保持在约 20 摄氏度(36 华氏度)以上。

Optimal Transit公司表示,DOT通过利用其液冷服务器回收的热量来改进冷却系统。已公布的图表显示,温度约为25摄氏度的温暖海水流入涡轮机,而服务器产生的废热(据称接近45摄氏度)会进一步加热工作流体,然后再使其到达涡轮机。温度接近5摄氏度的深水则可提供冷却。

该公司将多级朗肯循环、焓回收、增压和绿色氨合成描述为该系统的组成部分。该公司还声称,与传统的海洋温差发电(OTEC)系统相比,该设计可以减小涡轮机、泵、冷凝器和深水管道所需的尺寸。

这个想法在逻辑上很有吸引力。人工智能服务器会产生大量热量,而数据中心通常需要消耗能源来散发这些热量。如果能将这些热量作为其他进程的输入,就可以提高整个系统的效率。

尚未解决的问题是规模。Optimal Transit公司声称的改进尚未在100兆瓦的船舶上公开验证。该公司7月份的路线图显示,A轮融资将用于支持符合美国船级社(ABS)审查要求的工程图纸,以及DOT发动机的数字孪生验证。

数字建模可以揭示工程问题并改进性能评估。但它与实际运行的试验台不同,后者会受到真实海水、腐蚀、海洋生物附着、设备故障和不断变化的海况的影响。

为什么人工智能正在将对话转移到海外

克拉肯的到来,正值人工智能开发者面临一项基本的物理限制之际。计算或许感觉像是虚拟的,但支撑它的基础设施需要土地、电力、冷却设备、传输连接和水。

国际能源署估计,到2024年,全球数据中心消耗的电力约为415太瓦时,约占全球电力消耗量的1.5%。其基本预测显示,到2030年,数据中心的电力消耗量将达到约945太瓦时。

2025年,人工智能数据中心的用电量增长尤为迅速。即使其在全球用电量中所占份额仍然相对有限,但新设施的集中使用仍可能对当地电网造成压力。

大型数据中心的规划和建设速度可能超过为其供电所需的发电能力和输电线路的建设速度。电网互联的排队等待时间可能长达数年。此外,社区还对用水量、土地利用、排放以及工业用电需求对当地用户的影响表示担忧。

将数据中心迁移到海外并不会消除这些需求,它只是改变了满足这些需求的方式和地点。

海洋提供了广阔的冷却环境和潜在的热能来源。造船厂可以在可控条件下建造平台的大部分结构。完工后的船舶可以运送给客户,而无需在最终地点进行整体组装。

这种方法还会带来其他负担:海底电缆、系泊、深水管道、海上通信、海水腐蚀、风暴应对计划、船员安全、网络安全和环境许可。

Kraaken号用一套基础设施限制取代了另一套。其商业可行性取决于能否更快、更经济地管理海上设施。

海水淡化的优势

海水淡化通常需要消耗大量能源,因为从海水中分离盐分需要热量、压力或两者兼备。Optimal Transit公司提出了一种真空闪蒸海水淡化方案,该方案利用船舶系统中循环的热量。

在低压条件下,水的沸点会降低。这使得低品位热量能够蒸发海水,留下盐分。然后,这些水蒸气可以冷凝成淡水。

将海水淡化与电力和计算相结合,可以使一项操作产生的热量用于支持另一项操作。这也造成了运行上的相互依存。如果数据中心未达到预期负载,则可用的废热可能减少。如果产水改变了热平衡,则可能需要调整电力循环。

该公司设定的日处理量3000万升的目标对于沿海社区来说意义重大。岸上仍需建设输送基础设施,包括储存设施、处理验证设施以及接入现有分销网络的管道。

海水淡化还会产生浓盐水。该项目的环境绩效部分取决于浓盐水的稀释和排放方式。设计不当的排放口会提高海洋栖息地附近的盐度。深水取水系统也会通过冲击、夹带以及富含营养物质的水体在海洋各层之间的流动而影响生物体。

Optimal Transit 的“零排放”描述似乎主要指的是日常发电过程中不使用传统燃料燃烧。但这并不意味着其对环境的总体影响为零。造船、材料、计算机硬件、备用系统、维护差旅、工作流体以及报废处置等环节都会产生环境足迹,因此需要进行完整的生命周期评估。

一项5.87亿美元的经济索赔

Optimal Transit 估计,VITAL 100 MW 船舶的造价约为 5.87 亿美元,这还不包括计算硬件本身。该公司将这一数字与陆上综合设施的造价进行了比较,后者据称耗资 7.5 亿美元至 13.3 亿美元,该综合设施包括一座 40 兆瓦的发电厂、一座日产 790 万加仑的海水淡化厂和一个 60 兆瓦的数据中心外壳。

该公司表示,Kraaken 的部署时间大约为三年,而面临互联、分区和环境审查的独立陆地项目则需要六到十年时间。

这些数据是供应商的预测值,并非最终合同价格,也不是已完成项目经审计后的对比数据。

最终的经济效益将取决于地点、造船厂产能、融资、保险、港口通道、海底连接、环境评估、运营人员、备件以及在船舶使用寿命(Optimal Transit 估计为 30 年)内更换服务器的成本。

资金成本可能变得尤为重要。为首个商业平台提供融资的投资者,其对建设和技术风险的定价,与为成熟电厂设计提供资金的贷款机构截然不同。

如果替代方案是成本高昂的柴油发电,那么Optimal Transit的论点就更具说服力了。岛屿、偏远港口和电网薄弱的沿海地区,其电力成本通常远高于大陆大型电力系统。一艘除了提供电力外,还能提供淡水和计算服务的船舶,可以利用同一资产创造多种收入来源。

然而,收入来源多元化也可能导致合同复杂性。一个项目可能需要分别与电力公司、水务部门和数据中心租户签订协议。如果未能获得其中一位客户,就可能改变支撑其他两项服务的供热和电力成本。

灾害应对前景可期,但也很复杂。

该公司将 VITAL 配置视为沿海地区应对风暴、地震或冲突造成的电力和供水系统损坏的潜在灾害响应平台。

机动性是一项真正的优势。Optimal Transit公司表示,这艘约300英尺长的SWATH(小水面双体船)可以脱离母线,以接近16节的速度航行。SWATH船体结构将船舶的大部分浮力置于波浪影响面以下,从而提高了稳定性。

理论上,预先部署的平台无需等待受损内陆发电站重建即可输送电力和淡水。安全计算可以为通信、政府运作、医院和物流提供支持。

部署不会立即完成。接收海岸线需要安全的系泊地点以及电力、水和数据等功能性连接。灾后港口可能被封锁。海底设备可能受损。领地审批、安全保障以及辅助船舶的燃料供应都可能成为限制因素。

因此,最有效的灾难应对模式或许在于提前规划,而不是在危机发生后才派遣一艘不熟悉的船只。各国政府应在紧急情况发生前确定连接点、完成环境评估并进行部署演练。

决定克拉肯是否真实存在的测试

VITAL Kraaken项目值得关注,因为它将切实的需求与创新的系统方法相结合。人工智能需要电力和冷却。沿海社区需要电力和水。海洋温差发电(OTEC)可以在适宜的水域持续产生可再生能源。废热可以改善综合能源系统。小水面双体船(SWATH)是成熟的海事技术。

问题不在于这些句子单独来看是否正确,而在于当它们被整合到一艘100兆瓦规模的船上时,是否仍然成立。

在客户能够将该平台视为一项值得投资的基础设施资产之前,Optimal Transit 需要提供多方面的证据:

  • 对所有泵送和辅助负载后的 DOT 发动机净输出进行独立验证。
  • 不同季节水温和服务器负载变化下的性能数据。
  • 船级社认证和详细的船舶工程审查。
  • 环境分析涵盖深水取水、热排放、盐水和工作流体风险。
  • 一份包含应急预案的详细施工预算。
  • 进行试点或分阶段演示,运行时间足够长,以确定可靠性和维护要求。
  • 商业协议表明,公用事业公司、供水商和计算机用户将购买这三种输出。

如果这些测试成功,Kraaken 的意义可能远不止于一个漂浮数据中心。它或许能将基础设施打造为一种可移动服务,在造船厂建造,运至海岸线,并根据需求变化重新部署。

如果效率或成本方面的说法在大规模应用中失败,那么这些效果图将证明,这是一个很有吸引力的想法,但却遭遇了低温能量转换中残酷的数学难题。

Optimal Transit公司推出了一款可同时执行三项任务的船舶。下一个里程碑并非新的配置方案,而是对船舶在水中的硬件性能进行实测。

报道和采访来源

本文基于 Optimal Transit 的技术公告、Jeff Kline 和 Scott Myers 的公开声明、独立行业报告、NOAA 关于海洋温差能转换的资料、美国能源部的研究以及国际能源署的数据。

来源

本文译自Consumerlite News的U.S. English版本。阅读原文。

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