Два главных фактора энергоэффективности дата-центров – наличие достаточного объема недорогой энергии для обеспечения работы ЦОДа и минимизация энергозатрат на его охлаждение. Поговорим о том, какие решения этих задач появляются на рынке.
Доступное энергоснабжение для ЦОД
Дата-центр – энергоемкий объект. Ожидается, что к 2028 году до 10% всей электроэнергии в мире будет уходить на обслуживание центров обработки данных. Уже сегодня решение о строительстве ЦОД – это победа в борьбе за энергетические ресурсы конкретного региона. Во многих районах размещение крупных дата-центров невозможно из-за недостаточности мощностей. Например, в Амстердаме подключение ЦОД к городским сетям запрещено на законодательном уровне.
Стратегии перемещения и дробления
Стоимость энергии может достигать 60% в общих расходах на работу дата-центра, поэтому доступность энергоресурсов должна сочетаться с их низкой ценой. Возможное решение проблемы нехватки мощностей – перенос крупных ЦОДов в регионы с избыточной выработкой недорогого электричества. По этой причине Исландия с её дешевой электроэнергией становится краем дата-центров, а ЦОД «Арктика» строится «Росэнергоатомом» вблизи Кольской АЭС, которая производит энергии на 15-20% больше, чем нужно местным потребителям.
Всего 11% электроэнергии в мире вырабатывают атомные станции. С их строительством активно борются представители партий и сообществ, которые руководствуются принципами защиты окружающей среды. При этом в основе работы АЭС – возобновляемые источники, и в сравнении с работой ТЭЦ они намного более экологичны. Выработка электричества в них стабильна, не зависит от погодных условий, поэтому в размещении ЦОД вблизи АЭС есть большой потенциал.
При невозможности найти мощности для крупного дата-центра можно использовать тактику дробления и установить несколько небольших модульных ЦОДов, распределив, таким образом, нагрузку. Примером энергоэффективных МЦОД могут служить мобильные ЦОДы российского производителя ART Engineering.
Альтернативные источники энергии
За рубежом есть тренд на «зеленые» ЦОДы, однако использование энергии солнца или ветра имеет ряд недостатков, такие как нестабильность источника, спорная экологичность солнечных батарей и установки ветряков. На их фоне интересными выглядят попытки использовать геотермальную энергию, о них мы рассказали тут.
В России, где газ стоит недорого, решением проблемы энергоэффективности может стать строительство вблизи ЦОД собственной газовой электростанции. Экономия средств на покупку энергии составит до 50%. Также выгодно обустройство дата-центров на газу вблизи нефтяных скважин. Попутный газ, который образуется при добыче нефти, может быть использован для нужд ЦОД по достаточно низкой цене.
Помимо природного газа допустимо использование метана в качестве энергоресурса для газовой станции, обслуживающей ЦОД. Исследования возможности энергоснабжения дата-центров за счет биогаза, образованного в результате жизнедеятельности коров или гниения мусора, уже проводятся за рубежом.
Снижение затрат на охлаждение ЦОД
В классической схеме работы дата-центра задействованы энергозатратные системы кондиционирования. Для повышения энергоэффективности популярно обустройство системы изоляции коридоров. Компания ART Engineering активно производит системы изоляции горячих и холодных коридоров, успешно поставила 146 систем за 2023 год для крупнейших ЦОД России. Поиск новых решений в области организации охлаждения происходит непрерывно, их цель – полный отказ от искусственного кондиционирования воздуха.
Альтернатива кондиционерам:
- Наиболее применимая на сегодня альтернатива кондиционерам – это естественное охлаждение, free-cooling. Для строительства дата-центров с таким типом охлаждения выбираются регионы с низкой среднегодовой температурой.
- Охлаждение водой. Это может быть вода из естественного источника, искусственно созданного водоема, и даже сточные воды (такой проект реализован в американском Дугласе). Компания Microsoft имеет опыт «охлаждения кипящей водой».
- Нестандартным решением стало охлаждение ЦОД паром, так называемое адиабатное. Дата-центр в Финиксе, самом жарком и очень сухом городе США, охлаждается путем распыления мелких капель воды. В горячем воздухе она превращается в пар, поглощая тепло из воздуха и тем самым охлаждая его.
Энергоэффективность – это не только экономия, но и рациональное использование. Один из вариантов решения утилизации выделяемого дата-центрами тепла – применение для обогрева воды и домов рядом живущего населения. В нашей статье о стартапах мы рассказывали о технологиях, позволяющих нагревать воду для бассейнов, центрального водоснабжения и отопления с помощью тепловой энергии, выделяемой ЦОДом. Российской новацией в этом направлении стал «Тепловой насос» от компании IXcellerate. В основе технологии система, обратная принципу действия холодильного оборудования. С помощью избыточного тепла от дата-центра в 2023 году обогрели помещения общей площадью 2500 кв. м.
Можно заметить, что проблема энергоэффективности ЦОДов неразрывно связана с экологической повесткой: наиболее прогрессивными признаются решения, которые сочетают эти два аспекта.
