Grant: Alliance Grants

The impacts of energy use are at the heart of the current social discourse. Despite a large hydroelectric production capacity, energy use in many Quebec industries, notably in computing datacenters, is not without impact. Large amounts of heat are rejected in the environment. This energy has a considerable cost and its demand stresses the electric networks production and delivery infrastructure.This project aims to develop a heat recovery system for computing datacenters. Based on the organic Rankine cycle (ORC), the device uses a "free piston" and optimises thermodynamic efficiency by employing a tailored working fluid, an optimized linear generator, and control algorithms that take into account the heat source and the operating conditions.These innovations allow a large spectrum of operation regimes without a substantial efficiency loss. While ORC solutions exist on the market, those are poorly adapted to the envisioned application. An important R&D effort is required to attain a commercial prototype.The proposed solution will allow recuperating 6 to 8% of thermal rejections from datacenters et, thus, to reduce by that much the servers' consumption. Taking into account the reduction in cooling needs, the total power demand could be reduced by about 21%. The establishment of the industrial productino capacity will produce jobs in Quebec and Canada, and will allow exporting such systems, for many applications, around the world. Les impacts de l'utilisation d'énergie sont au coeur de nos préoccupations sociales. Malgré une capacité de production hydroélectrique de taille, l'utilisation de l'énergie électrique dans plusieurs industries Québécoises, notamment les centres de données informatiques, n'est pas sans impact. De vastes quantités de chaleur sont rejetées dans l'environnement. Cette énergie a un coût considérable et sa demande place un stress sur le réseau d'approvisionnement québécois.Ce projet vise à développer un système de valorisation des rejets thermiques émanant des centres de données du Québec. Basé sur le cycle de Rankine organique (CRO), le dispositif utilise un "piston libre" et optimise l'efficacité thermodynamique en employant un fluide de travail sur mesure, une génératrice électrique linéaire adaptée et des algorithmes de contrôle tenant compte des conditions d'opération de la source de chaleur.Ces innovations permettent un large éventail de régimes d'opération sans perte d'efficacité. Bien que des solutions CRO existent sur le marché, celles-ci sont mal adaptées à l'application envisagée. Un effort important de R&D est requis afin d'atteindre un prototype commercial. Cette solution permettra de valoriser de 6 à 8% des rejets thermiques provenant de centres de données et, donc, de réduire d'autant la consommation des serveurs. Tenant compte de la réduction des besoins en refroidissement, la demande de puissance totale serait réduite d'environ 21%. La mise en place de la capacité industrielle pour produire ces systèmes créera de l'emploi au Québec, et permettra l'exportation de ces systèmes ailleurs au Canada et à travers le monde.