Ранее мы уже обсуждали проблематику цифрового спроса на электроэнергию. По прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА) годовое потребление электроэнергии центрами обработки данных (ЦОД), криптовалютными фермами и искусственным интеллектом может превысить отметку в 1000 ТВт⋅ч в 2026 г. Это примерно эквивалентно объему, который потребляет вся экономика Японии или Германии. В связи с этим в отраслевых изданиях все чаще поднимаются вопросы о необходимости трансформации систем энергоснабжения ЦОД и вычислительной инфраструктуры.
Вот основные тезисы из статьи «Evolving a Data Center Into a Microgrid», опубликованной в IEEE Electrification magazine (сентябрь 2023 г.):
1. К факторам, которые влияют на трансформацию систем энергоснабжения ЦОД, в последнее время в мире относят воздействие на климат, истощение ресурсов, конкуренцию за водоснабжение и пропускную способность электросети.
2. Из-за высоких требований надежности ЦОД резервируют свой основной источник энергии с помощью дизельных генераторов. В большинстве случаев они используются очень редко.
3. Основная стратегия трансформации систем энергоснабжения ЦОД состоит в замене дизельной генерации на более эффективные источники энергии, подходящие для динамичного использования. В рамках данной стратегии система энергоснабжения ЦОД становится полноценным микрогридом.
4. Микрогриды для ЦОД включают в себя следующие элементы:
- Генерация на основе устойчивых и экологически более чистых источников энергии (чаще всего обсуждается использование генерации на природном газе и в незначительной степени на базе ВИЭ);
- Аккумуляторные батареи или водородные топливные элементы;
- Интеллектуальные системы управления производством, хранением и потребление электроэнергии, в том числе взаимодействием с внешней сетью.
5. К микрогридам для ЦОД предъявляются следующие требования:
- Использование модульных и стандартизированных блоков силовых агрегатов, обеспечивающих высокую скорость развертывания и масштабирования генерации.
- Обеспечение высокой плотности мощности (потребление более 10 кВт на квадратный фут). В этой связи солнечная энергия редко играет значительную роль в гипермасштабируемых ЦОД из-за низкой плотности мощности (всего лишь 10 Вт на квадратный фут). Хорошие перспективы, с точки зрения плотности мощности, у литий-ионных аккумуляторных батарей (электропитание до 4 часов) и водородных топливных элементов.
- Мониторинг и управление углеродным следом при работе ЦОД.
- Обеспечение отказоустойчивости.
6. Большинство операторов ЦОД довольны общей надежностью дизельных генераторов, но понимают, что есть веские причины для того, чтобы начать рассматривать проекты ЦОД без них (разрешения, доступность электроэнергии, экологичность и получение большей отдачи от простаивающего актива). Есть предчувствие, что драйверы, указанные выше, еще не достигли пика своего влияния, и признание полномасштабного перехода от дизельного топлива еще впереди. Тем не менее, микрогиды начинают приобретать смысл с точки зрения бизнеса для некоторых центров обработки данных.
7. Пилотные проекты являются предпочтительным методом тестирования технологий и изменений в работе ЦОД. Топливные элементы, аккумуляторные батареи и альтернативные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания были протестированы в полном масштабе несколькими операторами. Кроме того, в настоящее время проводится тестирование сценариев работы ЦОД как просьюмеров. При этом некоторые ранние пилотные проекты оказались успешными и привели к более широкому внедрению. Например, на некоторых европейских рынках внедряются системы бесперебойного питания, взаимодействующие с сетью для предоставления услуг по балансировке сети, таких как быстрое регулирование частоты. Строители ЦОД, не занимающиеся активным развертыванием пилотных проектов, проводят технико-экономические обоснования и внимательно следят за другими публичными проектами. В отрасли существует общая иерархия, в которой интернет-гиганты с большими бюджетами на исследования и разработки первыми будут движущей силой для масштабирования новых технологий и архитектур. Более консервативные организации будут внимательно следить за тем, какие технологии и приложения будут масштабироваться после пилотной стадии.
Источник: IEEE Electrification Magazine / сентябрь 2023 г.
Подготовлено АНО «Центр «Энерджинет» при поддержке Фонда НТИ и Минобрнауки России