♻ Оптимизация энергоснабжения и минимизация воздействия на окружающую среду — одни из ключевых задач, которые стоят в настоящее время перед дата-центрами.
В ближайшие годы спрос на услуги ЦОД будет только расти в связи с появлением новых технологий, требующих больших объемов данных, таких как искусственный интеллект (ИИ). По прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА), потребление энергии в отрасли ИИ вырастет как минимум в десять раз в период с 2023 г. по 2026 г, что потребует от операторов ЦОД создание инфраструктуры повышенной энергоёмкости.
Для обработки больших массивов информации за секунды в режиме реального времени требуются высоконагруженные кластеры и платформы, потребляющие много электроэнергии.
✅ Эффективная работа с таким объемом ресурсов подразумевает создание экоустойчивых систем и поиск «чистых» технологий для оптимизации энергоснабжения и охлаждения серверов, а также утилизации избыточного тепла.
О том, как сделать ЦОДы более безопасными для планеты и экономичными для бизнеса, мы поговорили с техническим директором IXcellerate Сергеем Вышемирским.
💬 Сергей Владимирович отметил, что для снижения выбросов в атмосферу и повышения безопасности ЦОД для окружающей среды необходим комплексный подход. И значительную роль в этом процессе играет интеграция дата-центров в общую энергетическую экосистему города и использование природных особенностей региона.
Оптимизация энергоснабжения ЦОД
Центры обработки данных — это сложная инженерная инфраструктура и большое количество стоек с вычислительным оборудованием. Получается, что для оптимизации энергоснабжения требуется недорогая электроэнергия.
Наиболее распространенные решения — построить ЦОД на подстанции ГЭС, АЭС, самостоятельно вырабатывать энергию из газа или использовать альтернативные источники энергии (АИЭ). Все эти варианты используются в мировой отрасли ЦОД, но они несут определенные ограничения: от юридических до локационных. В настоящее время пока рано говорить о полном переходе на альтернативные, «зеленые» энергоносители.
У АИЭ не хватит мощности, чтобы удовлетворить потребность человечества в электричестве, которая будет расти ежегодно на 3% в 2023–2025 гг. (прогноз МЭА). Более того, чрезмерная зависимость от экологически чистой энергии может привести к коллапсу: в 2021 году облачная и безветренная погода в Европе застопорили работу ветряных генераторов и солнечных батарей, что привело к ряду блэкаутов и резкому взлету цен на газ.
Сергей Вышемирский пояснил:
Сегодня всем очевиден тренд на энергоэффективность и переход на возобновляемые источники энергии. Однако без серьезной финансовой поддержки ни один дата-центр не сможет использовать в качестве основного источника солнце или ветер. Единственным выходом, который исключает и негативное воздействие на природу, и имеет безусловную возобновляемость, является использование атомной энергии. Однако большинство объектов ЦОД традиционно подключены к ТЭЦ, выделяющим большие объемы углекислого газа (CO2) и других вредных веществ. Их доля в мировом производстве электроэнергии составляет 65%, на атомную энергетику приходится 11%. Оставшиеся 24% — это все возобновляемые источники вместе взятые, на которые можно полагаться только как на дополнительный ресурс.
Оптимизация систем охлаждения серверов
Повышения энергоэффективности ЦОД можно также добиться за счет внутренней модернизации систем охлаждения, на которые приходится около 40% всей энергии, потребляемой дата-центрами. Одной из популярных технологий охлаждения ЦОД является технология естественного охлаждения, или фрикулинг (от англ. free-cooling — свободное охлаждение), которая использует наружный воздух для охлаждения серверных.
В IXcellerate (в ЦОД MOS5 и новых строящихся дата-центрах) в качестве основного способа охлаждения машинных залов используется инженерное решение «Холодные стены» по нескольким причинам
- более высокий температурный режим холодоносителя (18-28), который позволяет три четверти времени в году работать в режиме фрикулинга;
- низкий PUE и экологичность инженерного решения;
- полная изоляция горячих коридоров: горячий воздух подаётся в кондиционеры через запотолочное пространство;
- уход от фальшпола и пандусов и, как следствие, более эффективное использование пространства машзалов;
- возможность установки высоконагруженных стоек в любую точку машинного зала без изменения конфигурации инженерных систем.
Технология LSV (низкоскоростное распределение воздушных потоков) в «холодных стенах» позволяет подавать больший объем воздуха в зал при меньших скоростях.
Утилизация теплоизбытков ЦОД
Все больше компаний и стран начинают рассматривать «отработанную» тепловую энергию дата-центов в качестве энергетически важного ресурса.
«Новым, быстро развивающимся трендом энергосберегающих технологий является использование избыточного тепла ЦОДа как в экономике, так и в социальной сфере», — отмечает Сергей Владимирович.
Системы рекуперации тепла и фрикулинга позволяют крупным дата-центрам направлять избыточную тепловую энергию на обогрев различных городских объектов (жилого и коммерческого фонда, дорог, тротуаров, фонтанов, бассейнов и т.д.). В Нью-Йорке и городах Великобритании малые ЦОД уже отвечают за подогрев бассейнов, в других местах они применяются для создания теплиц или отдают тепло в сети центрального отопления.
Интегрированное инженерное решение по вентиляции и отоплению «Тепловой насос», реализованное IXcellerate в собственной сети коммерческих ЦОДов, стало первым успешным воплощением этой тенденции на российском рынке.
Тепловой насос реализует тот же тип термодинамического цикла, что и холодильник, но в противоположном направлении: забирает тепло из машинного зала и отдает его в нагреваемое помещение. Несомненным плюсом этой концепции является ее универсальность. Это решение помогло за два отопительных периода сэкономить на коммунальных затратах Северного кампуса 200 Гкал в год. Решение может эксплуатироваться и в летний период: в системах вентиляции машинных залов тепловая энергия используется для поддержания оптимального уровня влажности.
