Страны с большим количеством ЦОД, в первую очередь США и европейские государства, столкнулись как минимум с двумя проблемами электроснабжения: это нехватка мощностей и использование нестабильных «зелёных» источников электроэнергии. Мировые инновации в электроснабжении во многом направлены на решение этих проблем, ведь в ближайшие годы они будут обостряться: только за 2023 год количество ЦОДов в мире увеличилось на 48% в сравнении с предыдущим годом, а развитие искусственного интеллекта постоянно увеличивает потребности отрасли.
Нехватка электричества
Марк Цукерберг назвал энергетические ограничения сдерживающим фактором развития индустрии ЦОД и, как следствие, искусственного интеллекта. Особенно остро проблема проявилась в момент энергетического кризиса в Европе, связанного с санкциями на российские энергоресурсы. Но даже если не брать его в расчет, в ближайшие несколько лет для многих стран Европы прогнозируется дефицит электроэнергии, что остановит строительство дата-центров и рост промышленности в регионе. Вот почему перспективной находят идею развития локальной генерации и микросетей.
И снова мирный атом
Оптимизация рабочих процессов с помощью ИИ и повышение энергоэффективности оборудования снижают энергопотребление, но не решают глобальную проблему дефицита в перспективе. Среди решений электроснабжения дата-центров всё чаще встречаются разработки мини АЭС: после долгих лет негативного отношения к атомной энергетике в Европе и США атом вновь признаётся доступным и экологичным источником энергии.
Серийный малый модульный ядерный реактор вскоре можно будет купить у компании Norsk Kjernekraft из Норвегии. Предполагается, что с помощью ММР, используемых для питания ЦОДов и крупных производств, можно будет понизить нагрузку на электросети страны, ресурс которых находится на пределе. Уже сейчас Норвегия полностью отказалась от использования невозобновляемых энергоресурсов. Большая часть электричества (88%) вырабатывается ГЭС, остальной объем – преимущественно ветряками. Компания Norsk Kjernekraft сумела вписать свои мини-реакторы в концепцию «зелёной» энергетики: запуск АС на основе пяти модульных реакторов планируется через 10 лет.
Канадский производитель малых модульных ядерных реакторов Terrestrial в сотрудничестве с разработчиком промышленных технологий Energy Schneider Electric также предложили компактные ядерные силовые установки для дата-центров. Их основа — жидкосолевой реактор мощностью 190 МВт. Преимущество таких устройств в безопасности. Из-за отрицательного температурного и пустотного коэффициента вероятность крупной аварии в них исключена. Кроме того, утилизация выработанного топлива проще, возможно поверхностное контролируемое хранение. Канадские разработчики обещают, что станции будут сданы в начале 2030-х годов. Реакторы на расплавах солей разрабатываются с 1960-х гг., Росатом планирует запустить исследовательский жидкосолевой реактор в 2031 году.
Водородное топливо
Ещё более чистой в экологическом плане обещает стать локальная электростанция, которая строится для Texas Advanced Computing Center. Здесь тестируется производство электричества из водорода. Для этого предполагается использовать генератор водорода и водородные топливные элементы.
В водородном топливном элементе происходит электрохимическая реакция, результатом которой становится выработка постоянного тока и тепловой энергии. По своему устройству топливная ячейка напоминает обычную батарейку, в ней есть анод, катод и электролит, но, в отличие от последней, она не накапливает электричество и не разражается. Процесс выработки электричества в ней происходит, пока не израсходовано топливо и есть доступ воздуха. Работа водородной ячейки бесшумна и не приводит к выбросу вредных веществ.
Водород собираются производить путем электролиза воды при участии энергии солнца и ветра, а также парового метанового риформинга природного газа со свалки. Последний способ — это часть концепции Waste-to-Energy, которая заключается в выработке электроэнергии при обработке мусора. Это может быть не только сбор биогаза, но и сжигание мусора, а также пиролиз пластиков.
Преодоление сложностей «зелёной» энергетики
«Зелёные» технологии — обязательное условие положительного имиджа любой западной компании, однако их использование сопряжено с рядом трудностей. В энергетике это не только проблема утилизации отработавших компонентов, но и неравномерность выработки энергии. Её предлагается решить за счет развития систем накопления электроэнергии.
Аккумуляторы для ИБП
Коммерческие и корпоративные дата-центры — важная отрасль экономики Ирландии. Энергетика страны базируется на ТЭЦ, работающих на невозобновляемом топливе, и станциях, работающих на альтернативных источниках энергии, в основном, ветряных электростанциях. В периоды безветрия весь объем электричества в дата-центры поступает от ТЭЦ, что ведет к перегрузкам силовой инфраструктуры.
Новация от Enel X Global Retail в партнерстве с колокейшн-оператором Digital Realty — это аккумуляторы для ИБП, которые будут применяться в ЦОДах. Батареи будут накапливать энергию в момент высокой выработки и расходовать её при снижении выдачи, в т.ч. передавая часть мощности в центральную систему энергоснабжения. Это должно сбалансировать нагрузку, а также успокоить местных жителей и бизнес, которые начали препятствовать строительству новых дата-центров. Таким образом, у ИБП будет развиваться новая опция: они будут не только страховать систему при отключении электроэнергии, но и перераспределять нагрузки.
Аккумуляторы для солнечных батарей
Минимизировать неудобство использования солнечных батарей предлагает американская компания Exowatt. Она разработала комбинированную систему выработки и хранения электричества Exowatt P3: солнечная батарея объединена в ней с тепловой батареей, способной аккумулировать электроэнергию на протяжении суток. Это компенсирует неравномерность снабжения, характерную для обычных электростанций, преобразующих энергию солнца в электричество напрямую.
Система 3 в 1 Exowatt P3 включает солнечную батарею, тепловой аккумулятор и тепловой двигатель, способный при необходимости практически моментально преобразовать тепловую энергию в электрическую. Технология сохранения тепла держится в секрете. Станция продается в виде готового модуля, помещенного в стандартный транспортный контейнер 40 футов.
Модульность, которая обеспечивает возможность быстрого масштабирования дата-центра — одна из ключевых тенденций отрасли. Использование модулей позволяет стартовать с минимальными вложениями и в короткие сроки, расти по мере естественного роста бизнеса. Модульные дата-центры ART Engineering разработаны для реализации этой стратегии. Обсудить свой проект можно, оставив заявку на нашем сайте.